在两层铁磁性金属中间夹一层非磁性金属的铁磁/非磁/铁磁三明治纳米结构或者重“铁磁/非磁”周期性纳米多层膜中，无论电流沿薄膜面内或者沿垂直薄膜方向流通，当磁性层的磁矩分别处于平行（P）和反平行（AP）两种状态时，都会产生巨大的电阻差异，其电阻变化率或比值定义为，称为巨磁电阻效应。1986年P.格伦贝格等首先在Fe/Cr/Fe三明治纳米结构中发现了两层Fe通过中间Cr层可以发生反铁磁层间交换耦合作用，1988年格伦贝格等人又进一步在该结构中观测到了1.5%的室温磁电阻；与此同时A.费尔等也在重Fe/Cr周期性纳米多层膜中发现了低温高达50%、室温高达17%的磁电阻比值，并将其命名为巨磁电阻效应。由于巨磁电阻效应具有重大的科学意义，并在磁信息存储领域产生了巨大的应用价值，因此其发现者费尔和格伦贝格共同获得了2007年的诺贝尔物理学奖。巨磁电阻效应是一种自旋相关的输运现象。首先铁磁材料如铁的磁性来源于电子间量子交换相互作用引起的自旋能带结构的劈裂，使得费米面处自旋向上和向下电子的态密度不同，从而不同自旋方向的电子具有不同的电导率。早期由N.F.莫特提出的电子双通道电流模型可以唯象解释巨磁电阻效应，其基本思想是将传导电子的输运分为两个相互并联的自旋向上和自旋向下的电流通路，并各自独立地承载电流。因此当铁磁性薄膜的磁矩平行排列时，各磁性层中的低电阻通道串联组成的一支并联电路决定了体系的低电阻状态；当铁磁性薄膜的磁矩反平行排列时，相邻磁性层中的高、低电阻通道串联组成的两条并联电路均有相对高的电阻，决定了体系的高电阻状态，故导致巨磁电阻效应的产生。