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Les matériaux pour continuer à innover

Quels sont les matériaux tous secteurs confondus qui vont permettre à l'innovation de continuer ? Techniques de l'Ingénieur répond à toutes vos questions dans ce livre blanc.

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Introduction ou extrait du livre blanc

"Toujours plus vite. Toujours plus petit. Voilà le credo de la recherche en électronique. Désormais passé à l'échelle nanométrique, nous voici dans un monde exotique où tout est possible.

Reste à découvrir et maîtriser ces nouvelles propriétés et les matériaux qui les portent. L'électronique nanométrique n'en est qu'à ses balbutiements. Elle revisite les moyens de stocker et déplacer de l'information numérique.

Elle s'appuie sur des matériaux déjà connus dont on découvre de nouvelles propriétés en explorant les changements d'états de la matière et leur transition au niveau nanométrique et sur des matériaux plus récents comme les matériaux bidimensionnels.

Elle fait intervenir une physique quantique qui va certainement offrir un avenir radieux, mais pour l'instant imprévisible, à l'électronique.

Le spin est idéal !

Toute une nouvelle électronique s'appuie aujourd'hui sur la notion de spin dans les électrons. On est donc passé d'une électronique fondée uniquement sur des déplacements de charges électriques liés aux électrons -principalement dans des matériaux semi-conducteurs - à une électronique qui s'appuie sur des propriétés magnétiques.

En effet, le spin quantique des électrons est l'équivalent quantique du moment cinétique en physique classique. Et pour l'électron son spin est responsable aussi de son moment magnétique.

Quand on applique un champ magnétique spécifique, le spin de l'électron bascule d'une orientation à l'autre. Cette propriété est à la base de la spintronique.

Les recherches en spintronique sur des matériaux multicouches somme toute assez simples (alternance de couches ferrogmagnétiques et de couches isolantes) ont mené à la découverte en 1988 de l'effet de magnétorésistance géante (GMR) par les équipes d'Albert Fert (Paris-Sud) et Peter Grünberg (Université de Cologne) qui leur a valu un prix nobel en 2007.

La GMR (via l'introduction d'une magnétorésistance à effet tunnel) a permis de multiplier par 1000 la capacité des disques durs des ordinateurs courants et est à la base des mémoires MRAM (Magnetoresistive random-access memory).

Ce type de mémoire informatique a été pour l'instant réservée à des secteurs de haute technologie (aéronautique, spatial et militaire ou automobile) car très fiable y compris dans des conditions extrêmes mais encore très chère. Ses performances et la maîtrise de leurs productions commencent à en faire de réel composants compétitifs face aux autres technologies support de l'informatique.

Notamment via le développement de nouveaux types de commandes des MRAM (pour créer des STT-RAM - spintransfer torque) qui devrait aboutir d'ici 2018 à des intégrations dans des secteurs plus grand publics."

Les matériaux pour continuer à innover