La technologie informatique moderne est basée sur le transport de charge électrique dans les semi-conducteurs. Mais le potentiel de cette technologie va bientôt atteindre ses limites, puisque les composants déployés ne peuvent pas être miniaturisés davantage. Mais, il y a une autre option :utiliser le spin d'un électron, au lieu de sa charge, pour transmettre des informations. Une équipe de scientifiques de Munich et de Kyoto démontre maintenant comment cela fonctionne.

Les ordinateurs et les appareils mobiles continuent d'offrir toujours plus de fonctionnalités. La base de cette montée en puissance a été progressivement étendue à la miniaturisation. Cependant, il y a des limites fondamentales au degré de miniaturisation possible, ce qui signifie que des réductions de taille arbitraires ne seront pas possibles avec la technologie des semi-conducteurs.

Des chercheurs du monde entier travaillent ainsi sur des alternatives. Une approche particulièrement prometteuse implique l'électronique de spin. Cela profite du fait que les électrons possèdent, en plus des frais, moment angulaire - le spin. Les experts espèrent utiliser cette propriété pour augmenter la densité de l'information et en même temps la fonctionnalité de l'électronique future.

En collaboration avec des collègues de l'Université de Kyoto au Japon, des scientifiques de l'Institut Walther-Meißner (WMI) et de l'Université technique de Munich (TUM) à Garching ont maintenant démontré le transport des informations de spin à température ambiante dans un système de matériaux remarquable.

Une couche limite unique

Dans leur expérience, ils ont démontré la production, transport et détection de spins électroniques dans la couche limite entre les matériaux lanthane-aluminate (LaAlO2) et strontium-titanate (SrTiO3). Ce qui rend ce système de matériaux unique, c'est qu'un matériau extrêmement fin, une couche électriquement conductrice se forme à l'interface entre les deux matériaux non conducteurs :un gaz d'électrons dit bidimensionnel.

L'équipe germano-japonaise a maintenant montré que ce gaz d'électrons bidimensionnel transporte non seulement la charge, mais aussi tourner. « Pour y parvenir, nous avons d'abord dû surmonter plusieurs obstacles techniques, " dit le Dr Hans Hübl, scientifique à la chaire de physique technique de la TUM et directeur adjoint de l'institut Walther-Meißner. « Les deux questions clés étaient :comment le spin peut-il être transféré au gaz d'électrons bidimensionnel et comment le transport peut-il être prouvé ?

Transport d'informations par spin

Les scientifiques ont résolu le problème du transfert de spin à l'aide d'un contact magnétique. Le rayonnement micro-ondes force ses électrons dans un mouvement de précession, analogue au mouvement d'oscillation d'une toupie. Tout comme dans un haut, ce mouvement ne dure pas éternellement, mais plutôt, s'affaiblit dans le temps - dans ce cas en transmettant son spin au gaz d'électrons bidimensionnel.

Le gaz d'électrons transporte ensuite l'information de spin vers un contact non magnétique situé à un micromètre du contact. Le contact non magnétique détecte le transport du spin en absorbant le spin, la constitution d'un potentiel électrique dans le processus. La mesure de ce potentiel a permis aux chercheurs d'étudier systématiquement le transport du spin et de démontrer la faisabilité de combler des distances jusqu'à cent fois plus grandes que la distance des transistors actuels.

Sur la base de ces résultats, l'équipe de scientifiques étudie actuellement dans quelle mesure des composants électroniques de spin dotés de nouvelles fonctionnalités peuvent être mis en œuvre à l'aide de ce système de matériaux.