Le spin de l`électron est une sorte de minuscule aimant qui peut s

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
in
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
© P Hirel/Spectrosciences
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.
Modification du spin d’un atome de
manganèse par microscope à effet tunnel
© IBM
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 magnétorésistance géante a permis de réaliser
un capteur de champ magnétique ultrasensible 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