Modification du “spin” d’un atome de manganèse par microscope à effet tunnel (© IBM) L’électronique repose sur une propriété essentielle de l’électron : sa charge électrique et le courant qu’elle produit en se déplaçant. La spintronique - ou électronique de spin - permet d’exploiter une propriété supplémentaire de l’électron, son moment magnétique (ou “spin”). C’est une technologie émergente aux nombreuses applications dans le domaine du stockage des données. Le spin de l’électron est une sorte de minuscule aimant qui peut s’orienter soit vers le haut, soit vers le bas (états “up” et “down”). Dans un matériau aimanté, le déplacement d’un électron va dépendre fortement de l’orientation du spin de l’électron par rapport à l’aimantation du matériau. Les électrons de spin parallèle à l’aimantation ont un déplacement facilité : le matériau est dit peu résistant ; à l’inverse, la résistance du matériau est augmentée pour des électrons de spin antiparallèle . spin up ↑ spin up ↑ spin down ↓ spin down ↓ principe de la magnéto-résistance géante : en inversant l’aimantation d’une couche (bleu clair) par le biais d’un champ magnétique externe, on affecte la circulation des électrons de spin “up” et “down” et donc la résistance du composant multicouche Spintronique et magnéto-résistance géante En superposant des couches ultra-minces de matériaux ferromagnétiques (comme le Fer ou le Nickel) dont les aimantations individuelles peuvent être modifiées par un champ magnétique externe, on crée un composant dont la résistance varie avec l’intensité du champ magnétique ambiant (via l’orientation relative de l’aimantation des couches) : c’est le principe de la magnéto-résistance géante, première application de la spintronique. La spintronique a de très nombreuses applications potentielles. Par l’action d’un courant d’électrons de même spin (un courant polarisé en spin), on peut produire un renversement d’aimantation dans un matériau ferromagnétique. Avec un microscope à effet tunnel, il est même possible de modifier le spin d’atomes individuels ! A terme, la spintronique permettra de coder et de stocker l’information de manière beaucoup plus dense et compacte que l’électronique traditionnelle. Découverte indépendamment en 1988 par les physiciens français Albert Fert et allemand Peter Grünberg, la magnéto-résistance géante a permis de réaliser un capteur de champ magnétique ultra-sensible utilisé pour les têtes de lecture des disques d’ordinateurs. Pour cette découverte, les deux chercheurs ont reçu le prix Nobel de physique 2007. Albert Fert : prix Nobel de physique 2007 pour la découverte de la magnétorésistance géante