Une couche intermédiaire composée de quelques atomes contribue à améliorer le transport des courants de spin d’un matériau à l’autre. Jusqu’à présent, ce processus impliquait des pertes importantes. Une équipe de l’Université Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU), de l’Institut Max Planck (MPI) pour la physique des microstructures et de la Freie Universität Berlin rapporte dans la revue scientifique ACS Nano-lettres sur la façon dont cela peut être évité. Les chercheurs démontrent ainsi de nouvelles connaissances importantes pertinentes pour de nombreuses applications spintroniques, y compris les technologies de stockage ultra-rapides et économes en énergie du futur.
Dans la microélectronique moderne, la charge des électrons est utilisée pour transporter des informations dans les composants électroniques, les téléphones portables et les supports de stockage. Le transport de charge nécessite une quantité d’énergie relativement importante et génère de la chaleur. La spintronique pourrait offrir une alternative économe en énergie. L’idée de base est d’utiliser le spin dans le traitement de l’information. Le spin est le moment cinétique intrinsèque des électrons qui crée un moment magnétique. Cela génère le magnétisme qui sera finalement utilisé pour traiter l’information.
En spintronique, les courants de spin doivent également être transférés d’un matériau à l’autre. « Dans de nombreux cas, le transport de spin à travers les interfaces est un processus très déficitaire », explique le physicien professeur Georg Woltersdorf de MLU, qui a dirigé l’étude. L’équipe a cherché un moyen d’atténuer ces pertes en utilisant une approche qui, à première vue, semble plutôt contradictoire : ils ont intégré une barrière isolante entre les deux matériaux.
« Nous avons conçu l’isolant au niveau atomique pour qu’il devienne métallique et puisse conduire les courants de spin. Cela nous a permis d’améliorer considérablement le transport de spin et d’optimiser les propriétés interfaciales », explique Woltersdorf, résumant le processus. Les échantillons de matériaux ont été produits à l’Institut Max Planck de physique des microstructures. L’effet inattendu a été découvert grâce à des mesures de transport de spin menées à MLU et à la Freie Universität Berlin. L’équipe fournit également la base théorique de la nouvelle découverte. Selon Woltersdorf, cela peut être décrit à l’aide de modèles relativement simples sans couplage spin-orbite.
Les résultats sont très pertinents pour de nombreuses applications spintroniques. Par exemple, ils peuvent être utilisés pour améliorer les émetteurs térahertz spintroniques. Le rayonnement térahertz n’est pas seulement appliqué dans la recherche, mais aussi dans l’électronique haute fréquence, la médecine, les tests de matériaux et les technologies de communication.
Mohamed Amine Wahada et al, Contrôle à l’échelle atomique de la transmission du courant de spin aux interfaces, Nano-lettres (2022). DOI : 10.1021/acs.nanolett.1c04358
Fourni par l’Université Martin Luther Halle-Wittenberg