Jättemagnetoresistansen - GMR, Giant Magnetoresistance - är en av de första tillämpningarna av nanoteknik och upptäckten lade grunden till det som idag kallas spinntronik, där elektronernas spinn är lika viktig som deras laddning. Effekten upptäcktes så sent som 1988, då de två forskarna Albert Fert och Peter Grünberg dokumenterade den på var sitt håll, oberoende av varandra.

Jättemagnetoresistansen är, något förenklat, den kvantmekaniska motsvarigheten till det sedan 1850-talet kända fenomenet att resistansen i en ledare ändras då ett magnetiskt fält läggs längs eller tvärs denna ledare. Effekten uppstår på grund av elektronens rotation - spinn - som ger upphov till ett magnetiskt moment som kan inta två motsatta riktningar.

Effekten kan visas i en sandwich med en ickemagnetisk metall mellan två magnetiska metaller. I ytskiktet mellan dessa metaller sprids elektroner med motsatta spinn olika mycket. Om de två magnetiska lagrens magnetisering pekar åt samma håll slipper de flesta elektroner igenom lätt, och resistansen blir sålunda låg. Men om magnetiseringen har olika riktning får alla elektroner i något av lagren antiparallellt spinn, vilket gör att de inte kan smita igenom systemet, och resistansen blir sålunda hög.

Effekten upptäcktes i jakten på bättre läshuvuden till magnetiserade minnen, och det är den tillämpningen som alltjämt är den största. I ett läshuvud som utnyttjar jättemagnetoresistansen är magnetiseringen i det ena magnetiska lagret låst, medan riktningen i det andra magnetiska lagret påverkas av hårddiskens varierande magnetfält. I läshuvudet blir de två magnetiska lagren sålunda antingen motriktade eller likriktade, vilket gör att resistansen och därmed strömmen genom huvudet varierar. Hög ström kan då motsvara en etta, och låg ström en nolla.

Fram till 1990-talet användes induktionsspolar i hårddiskarnas läshuvuden, som då kände av de strömmar som orsakades av magnetfältsförändringar genom en elektrisk spole. Men i takt med att hårddiskarna krympte blev det allt svårare att göra tillräckligt exakta och tillförlitliga sådana läshuvuden. Det första läshuvudet som byggde på jättemagnetoresistans tillverkades 1997 och tekniken har sedan dess blivit standard och används idag i så gott som alla hårddiskar.

På 1970-talet började nanometertunna skikt att utvecklas, och därmed fanns förutsättningar för att upptäcka och utnyttja jättemagnetoresistansen. På 1980-talet byggde Albert Fert och hans kollegor en sandwich med 30 lager, omväxlande av krom och magnetiskt järn. Lagren var bara några få atomskikt tjocka. Peter Grünbergs forskarlag gjorde motsvarande, men med bara två-tre lager.

Den franska gruppen konstaterade att resistansen kunde ökas med uppemot 50 procent  beroende på magnetfältets riktning. Tyskarna fann motsvarande effekt, men bara 10 procents skillnad eftersom materialen var så olika. Men med traditionell Kelvinsk magnetoresistans hade skillnaden bara varit någon procent, så båda grupperna insåg att de var ett dittills oupptäckt fenomen på spåren.

Begreppet jättemagnetoresistans myntades av Albert Fert i hans beskrivning av fenomenet. Men det var Peter Grünberg som insåg hur tekniken skulle kunna utnyttjas i praktiken, och han skickade därför in en patentansökan samtidigt som han publicerade sin första vetenskapliga artikel i ämnet.

I förlängningen har också effekten och den vetenskap som idag kallas spinntronik gett helt nya typer av elektroniska minnen. Om den ickemagnetiska metallen ersätts av en isolator, och lagren görs tillräckligt tunna, så kan ännu större resistansskillnad uppnås av än svagare magnetfält. Detta kallas TMR, tunnelmagnetoresistans, och anses utgöra grunden för nästa generations ännu känsligare läshuvuden.

Jättemagnetoresistansen är även grunden för magnetminnen, MRAM, ett halvledarminne utan rörliga delar. Här används tunnelmagnetoresistans för både läsning och skrivning. Resultatet är ett permanent kompakt minne som på sikt spås kunna användas i tillämpningar där flashminnen och hårddiskar dominerar idag. Det första kommersiella MRAM-minnet introducerades i fjol av halvledarjätten Freescale.