La spintronique : aujourd’hui et demain avec Albert Fert

Prix Nobel de Physique 2007, membre de l’Académie des sciences

Découverte en 1988, la spintronique, ou spin des électrons, permet aux disques durs des ordinateurs de stocker plus d’informations tout en démultipliant leur rapidité de lecture. Cette technologie a permis la mise sur le marché des ordinateurs portables, des clés mp3 et des téléphones mobiles dernier cri. Albert Fert, membre de l’Académie des sciences, développe dans cette séance, les applications de cette technologie, qui lui ont valu avec Peter Grünberg, le prix Nobel de physique 2007.

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Albert Fert, membre de l’Académie des sciences, prix Nobel de physique 2007
© Louis Monier

La spintronique qui exploite l’influence du spin sur la conduction électrique, prend racine dans des recherches fondamentales sur les propriétés de transport des métaux ferromagnétiques, s’est
développée après la découverte de la Magnétorésistance Géante (GMR) en 1988 et est aujourd’hui en pleine expansion. Elle a des applications importantes, la plus connue étant l’utilisation de la GMR à la lecture des disques durs.

Aujourd’hui la spintronique se développe sur de nombreux axes. Le transfert de spin, par exemple, permet de manipuler l’aimantation d’un ferromagnétique sans appliquer de champ magnétique mais seulement par transfert de moment angulaire de spin depuis un courant. Il sera
bientôt appliqué à l’écriture de mémoires magnétiques (MRAM) et à la génération d’ondes hyperfréquence (télécommunications)
. La spintronique associant matériaux magnétiques et semiconducteurs et la spintronique moléculaire se développent également. L’exposé passe en revue les avancées récentes et leur potentiel technologique.

Téléchargez le support visuel de la communication d'Albert Fert à l'Académie des sciences le 4 mars 2008

Élements d'histoire :

C'est en 1988 qu'Albert Fert et Peter Grünberg découvrirent, indépendamment l’un de l’autre, un effet physique tout nouveau – la magnétorésistance géante ou GMR. Des variations magnétiques extrêmement faibles entraînent dans un système GMR de fortes variations de la résistance électrique. C’est un effet très utile pour la lecture des disques durs où l’information mémorisée magnétiquement doit être convertie en courant électrique. Très tôt après la découverte, chercheurs et ingénieurs se mirent donc à la tâche pour exploiter cet effet dans les têtes de lecture. Après le lancement de la première tête basée sur l’effet GMR en 1997, cette technologie fut vite standardisée. Même encore aujourd’hui, les toute nouvelles techniques de lecture dérivent de la GMR.

Sur un disque dur, l’information, par exemple la musique, est stockée sous forme de domaines aimantés dans des directions différentes. Les données mémorisées sont extraites par l’intermédiaire d’une tête de lecture qui balaie le disque et enregistre les variations magnétiques. Plus le disque est compact, plus les domaines doivent être petits et leur aimantation faible. Un disque dur doit donc être lu par une tête d’autant plus sensible qu’on veut y stocker des informations de manière très dense. Une tête de lecture basée sur l’effet GMR est capable de convertir d’infimes variations magnétiques en des variations de résistance électrique, et par là-même en des variations dans le courant envoyé par la tête de lecture. Le courant constitue le signal de détection de la tête de lecture et les différentes puissances de ce courant représentent des uns et des zéros.

Illustration de la GMR dans le disque dur d'un ordinateur

Albert Fert est physicien de la matière condensée. Il exerce à l’Unité Mixte de Physique CNRS/THALES, à Orsay.

En savoir plus :
- Albert Fert, membre de l'Académie des sciences
- Albert Fert, prix Nobel de Physique 2007

Regardez la vidéo de cette séance sur le site de l'Académie des sciences

Écoutez également notre émission En habit vert, sur la carrière d'Albert Fert

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