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322 - Spintronique
Conférence donnée par Albert Fert le 02/02/2024
Université Paris-Saclay, CNRS, Thales (Lab. Albert Fert), et prix Nobel de physique en 2007
Aujourd’hui pour des technologies numériques plus vertes et demain bien au-delà.
La spintronique, est le nouveau type d’électronique basée sur le contrôle de courants de spin par un champ magnétique (courants d’aimantation), ceci ayant été rendu possible par la capacité de réaliser des couches magnétiques ou isolantes d’épaisseur très faible (quelques nanomètres).
Dans cet exposé très complet, Albert Fert parcourt d’abord les premières applications de la spintronique, et de la très grande sensibilité de la résistance électrique aux faibles champs magnétiques, à la réalisation des disques durs de très grande capacité des data centers actuels.
Désormais, les nano-composants spintroniques apportent, entre autres, leur frugalité en énergie et s’introduisent progressivement dans les technologies numériques pour les « verdir ». Le « Spin Transfer Torque » permet de transporter l’aimantation (portée par un courant de spins) vers un corps magnétique, et donc de changer son aimantation : on peut ainsi piloter la mémoire magnétique par un courant électrique, ce qui permet de réduire l’énergie consommée (pas de consommation pour maintenir l’état magnétique). Les Spin Orbit Torque arrivent maintenant, permettant de gagner à nouveau un facteur 100 sur l’énergie consommée.
On examine aussi la possibilité de convertir un signal dc en signal radiofréquence, et inversement. Une autre application concerne les calculateurs « neuromorphiques » qui, en mimant le fonctionnement des synapses, évitent de consommer de l’énergie dans les transferts entre mémoires et unités de calcul.
Les composants de demain seront aussi ceux de la skyrmionique, qui utitlise des quasi-particules stables et déplaçables, l’exploitation des courants orbitaux (un courant orbital transporte une aimantation orbitale, liée au sens de rotation des électrons autour d’un atome, et non aux spins propres des électrons)….
Cet exposé sur l’état de l’art dans ce nouveau domaine suscite de très nombreuses questions, portant sur :
- L’existence de circuits intégrés utilisant des composants spintroniques ;
- L’utilisation dans le domaine des calculateurs quantiques ;
- La sensibilité à la qualité des états d’interfaces ;
- Quand pourrait s’arrêter cette course entre l’augmentation des calculs et les performances des calculateurs ;
- La durée écoulée entre les inventions et les mises sur le marché ;
- Les ordres de grandeur des gains en consommation excomptés ;
- La résistance aux conditions environnementales (spatiales, température, etc.) ;
- La sensibilité aux pollutions électromagnétiques ;
- L’association des industriels au programme des recherches académiques ;
- Les réalisations semi-industrielles en France ;
- Les programmes aux Etats-Unis
- L’existence de liens entre spintronique et intrication quantique ;
- L’emploi des ondes térahertz dans le domaine spatial
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