Une mémoire future tourbillonnante


On oublie souvent que la découverte de la magnétorésistance géante, ou GMR (Giant Magneto_resistance en anglais), par Albert Fert et Peter Grünberg, a permis la spectaculaire miniaturisation des mémoires magnétiques. Grâce à elles, les ordinateurs ont considérablement envahi notre quotidien, ce qui était encore inimaginable il y a 50 ans. Les mémoires de nos ordinateurs utilisent, pour stocker un bit d’information, des unités de matériaux ferromagnétiques dont les éléments, ayant la taille d’une centaine d’atomes, peuvent s’aimanter à volonté. Les spins orientés vers le haut d’une population d’atomes d’un de ces éléments correspondront par exemple à « 0 », et ceux orientés vers le bas à « 1 ». On cherche à réduire encore la densité de l’information portée par des mémoires magnétique dans le cadre de la spintronique. Plus généralement avec cette nouvelle électronique, on manipule des courants et des états de spin, plutôt que de charge. Cela permet non seulement de miniaturiser des dispositifs électroniques, mais aussi de les rendre moins gourmands en énergie.


Des bits stockés sous forme de tourbillons magnétiques : un des thèmes de recherches majeurs, depuis quelques années, concernant les mémoires magnétiques est celui des « tourbillons magnétiques ». Ces tourbillons représentent les orientations des spins d’une population d’atomes. Les bits d’informations sont stockables en relation avec le sens de rotation des tourbillons, auxquels on cherche par exemple à donner la forme de skyrmions émergeant dans un réseau d’atomes magnétiques. Parvenir à réaliser et à manipuler des tourbillons similaires sur des nanodisques ferromagnétiques permettrait de développer des mémoires non-volatiles rapides à haute densité, des Random Access Memory (Ram) donc, qui soient économes en énergie. Sur un tel type de nanodisque on est en présence d’un vortex magnétique. Il correspond à un état d’équilibre où l’aimantation statique tourne dans le plan du disque, dans un sens donné, mais en laissant une anomalie dans la région centrale appelée cœur, où l’aimantation ne peut que pointer hors du plan, vers le haut ou vers le bas. Ces deux états possibles, appelés polarité, sont stables. On nomme en revanche circularité le sens dans lequel tourne l’aimantation dans le disque, et elle peut aussi présenter deux états.
En contrôlant à la fois la polarité et la circularité sur un seul disque, on dispose donc de quatre états et non plus deux pour stocker des bits d’informations. Des recherches sont encore nécessaires pour obtenir des dispositifs vraiment utilisables. Il faut par exemple pouvoir contrôler simultanément la polarité et la circularité. Les travaux en cours visent à résoudre ce problème. En ce qui concerne le futur, comme le dit l’un des auteurs, Peter Fischer : « C’est la base scientifique pour de possibles applications à venir. Nous étudions déjà les moyens de contrôler les spins avec la température et de la tension. Et même des façons de coupler des chaînes de nanodisques ensemble pour construire des dispositifs logiques, pas seulement donc pour la mémoire, mais pour aussi pour des calculs ». (merci à Laurant Sacco de futura sciences)

Publié par le 9 mai 2017. Classé dans ORIGINAL TECH. Vous pouvez suivre les réponses de cet article via le RSS 2.0. Vous pouvez laisser une réponse ou un trackback sur cet article

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