La spintronique au service de l'électronique de prochaine génération
Une équipe de physiciens de cinq universités européennes a mis au point un moyen d'utiliser les courants de spin pour traiter des informations sans le mouvement des charges électriques. Menée dans le cadre du projet INSPIN, financé par l'UE, cette recherche représente un progrès important dans le nouveau domaine de la spintronique, l'étude des propriétés du spin des électrons, qui pourrait dans le futur constituer une alternative à l'électronique classique. Les magnons, ou ondes de spin, sont des quasi-particules associées aux excitations des matériaux magnétiques. Comme ils présentent un faible taux de dissipation de l'énergie, ils sont considérés comme des candidats intéressants pour transporter des informations. Un nouveau moyen de véhiculer les informations L'équipe d'INSPIN a passé les trois dernières années à concevoir des moyens de détecter, manipuler et transporter des courants de spin dans des isolants magnétiques. «Bien qu'il s'agisse en réalité d'une onde, un magnon ... se comporte comme une particule, ce qui lui permet de transporter l'information», déclare Arne Brataas, coordinateur du projet et professeur de physique à l'Université norvégienne de sciences et de technologie. «En manipulant cette onde, nous pouvons modifier la manière de manipuler et transporter l'information.» Pour que cela fonctionne, ce nouveau type de spintronique à base d'isolant doit pouvoir être intégré de façon transparente à l'électronique classique. Il était donc vital de trouver la bonne interface entre l'isolant et le métal. «Le principal problème a consisté à convertir le signal électrique en signal de spin à l'intérieur de l'isolant, et à trouver le moyen de l'extraire, à savoir de faire entrer et sortir le signal», déclare le professeur Brataas. «C'était difficile, car au début du projet nous ne savions pas quel était le mécanisme dominant dans le transfert de l'information depuis la charge électrique vers le spin.» L'équipe a également exploré si l'utilisation de différentes combinaisons de matériaux rendaient la conversion plus ou moins efficace. «Nous avons exploré de nombreux types de matériaux, mais nous avons constaté que la conversion est plutôt vigoureuse et qu'elle ne dépend pas tant que cela du type de matériau utilisé», déclare le Pr Brataas. Moins de chaleur Le fait que ce nouveau moyen de transport de l'information s'accompagne d'une très faible dissipation d'énergie est important. Dans le cas des appareils basés sur une électronique classique à base de charges, plus on réduit leur taille, plus il est difficile d'éviter leur surchauffe. «L'une de nos motivations était de trouver des techniques générant moins de chaleur pour traiter l'information», déclare le Pr Brataas. «Pour générer des signaux sans produire trop de chaleur, il nous fallait réduire la consommation.» Trois ans après le début du projet, l'équipe d'INSPIN a atteint son objectif principal, qui était d'utiliser une entité complètement différente pour transporter l'information en fabriquant un transistor entièrement basé sur le spin. INSPIN est maintenant parvenu à son terme, mais les chercheurs concernés continueront à explorer ce domaine de la science fondamentale et à développer une technologie dont ils pensent qu'elle pourrait être révolutionnaire.
Mots‑clés
INSPIN, spintronique, courants de spin, magnons, isolants magnétiques, dissipation d'énergie
