La spintronique est une nouvelle technologie permettant d’aller au-delà de l’électronique en terme de miniaturisation et de performances. La discipline a été initiée par Albert Fert, Prix Nobel 2007 de Physique. La spintronique vise à réaliser une électronique utilisant les propriétés magnétiques des électrons. Ces derniers se comportent comme de petits aimants élémentaires qui se déplacent selon un mouvement de rotation, comme une toupie autour d’un axe. C’est Le spin.
Les électrons peuvent donc transporter de l’information par l’intermédiaire du sens de leur orientation. Mais lors de leur déplacements, les composants utiliés pour la spintronique ne conservent l’orientation de leur spin que sur des distances très courtes. Ils doivent être structurés à l’échelle nanométrique de l’ordre du milliardième de mètre, pour conserver leurs performances.
Les physiciens grenoblois ont réalisé un transistor, composant de base en électronique, en insérant une molécule unique de fullerène entre deux électrodes de taille nanométrique. Les fullerènes sont des molécules d’un nanomètre de diamètre composées de carbone. ” Ces molécules nous ont été fournies par les chimistes qui le produisent en assemblant des atomes de carbone” explique Franck Balestro, chercheur à l’Institut Louis Néel. Ces molécules sont uniquement produites par l’homme et peuvent prendre la forme d’une sphère, d’un ellipsoïde, d’un tube ou d’un anneau.
Deux électrons sont ensuite apportés à cette molécule. En fonction du champ électrique appliqué par les électrodes, deux directions peuvent être imprimées aux aimants portés par ces électrons. Soit ils sont tête bêche, la molécule n’est alors pas magnétique. Soit ils sont orientés dans la même direction, la molécule de fullerène devient alors magnétique.
Cette innovation ouvre la voie à un nouveau domaine de recherche : la spintronique moléculaire, un domaine émergent et novateur combinant la spintronique à l’électronique moléculaire. Il permettrait de réaliser une mémoire pour l’information quantique grâce à l’introduction d’un atome magnétique dans la molécule de fullerène, la lecture et l’écriture de la mémoire se faisant par exemple à l’aide des électrodes du transistor.
La principale retombée de cette recherche fondamentale serait non pas la transmission de données, mais leur stockage dans des volumes réduits, avec des économies de matière et d’énergie. Mais ce n’est pas avant vingt ou trente ans, prévient Franck Balestro.
Quantum phase transition in a single-molecule quantum dot, Nicolas Roch, Serge Florens, Vincent Bouchiat, Wolfgang Wernsdorfer & Franck Balestro, sur le site de Nature.
L’article en anglais sur le site de Nature: http://www.nature.com/nature/journal/v453/n7195/abs/nature06930.html
