Des chercheurs de l'Université de Tohoku au Japon ont découvert un interrupteur pour contrôler le courant de spin, un mécanisme nécessaire pour le traitement de l'information avec des dispositifs entièrement basés sur le spin.

Ceci est important car bien que la technologie derrière la détection et la génération du courant de spin ait été établie depuis un certain temps, un composant manquant depuis longtemps dans l'histoire de la spintronique a été un "commutateur de courant de spin". C'est l'équivalent du transistor utilisé en électronique pour activer et désactiver le flux d'électricité.

La spintronique est un domaine émergent de l'électronique à l'échelle nanométrique qui utilise non seulement la charge des électrons mais aussi le spin des électrons. La technologie ne nécessite pas de matériau semi-conducteur spécialisé, ce qui réduit les coûts de fabrication.

D'autres avantages incluent moins d'exigences énergétiques, ainsi qu'une faible consommation d'énergie avec un transfert de données et une capacité de stockage compétitifs. Il a été utilisé dans une variété d'appareils pour le traitement de l'information, mémoire et stockage, en particulier, disques durs ultra haute densité et mémoires non volatiles.

Les matériaux ont des mécanismes intégrés pour permettre la détection électrique du courant de spin, comme l'effet hall de spin inverse (ISHE). En utilisant l'ISHE, Le courant de spin généré par d'autres formes d'énergie comme les micro-ondes (pompage de spin) et la chaleur (effet Seebeck de spin) est transformé en tension électrique dans le matériau.

Maintenant, Zhiyong Qiu, Daji Hou, Eiji Saitoh, et collaborateurs des universités de Tohoku et de Mayence, ont prouvé qu'une structure en couches nouvellement développée de matériaux fonctionne comme un commutateur de courant de spin. En utilisant la structure, ils ont pu contrôler la transmission du courant de spin à une augmentation de 500 % à une température proche de la pièce.

La structure tri-couche sandwichs Cr 2 O 3 entre le grenat fer-yttrium (YIG) et le platine (Pt). La paire YIG/Pt est une combinaison standard de matériaux utilisés pour étudier le flux de courant de spin - les deux sont des isolants dans lesquels les électrons ne peuvent pas circuler. YIG, un isolant électrique ferrimagnétique, génère un courant de spin en réponse aux micro-ondes RF ou au gradient de température et au Pt, un métal paramagnétique, détecte le courant de spin sous forme de tension électrique via ISHE.

En plaçant Cr 2 O 3 entre les matériaux, le signal de tension à Pt reflète combien le Cr 2 O 3 couche peut transmettre le courant de spin. Les chercheurs ont étudié le changement de la tension en fonction de la température et du champ magnétique appliqué.

"Nous avons observé une réduction massive du signal de tension lors du franchissement de la température à environ 300K, à quel point Cr 2 O 3 change sa phase de para-aimant à anti-ferromagnétique (point de Neel), " a déclaré le professeur adjoint Dazhi Hou. Le changement de la transmission du courant de spin est une augmentation de près de 500% sous l'application d'un champ magnétique. Ce comportement suggère que la structure en couches fonctionne comme un commutateur de courant de spin lors du franchissement du point de Neel de Cr 2 O 3 ou en appliquant un champ magnétique.

"Tout comme le transistor a révolutionné l'électronique en permettant le développement évolutif d'appareils électroniques, la découverte d'un commutateur de courant de spin est susceptible d'amener la spintronique dans une nouvelle direction, " a déclaré le professeur Eiji Saitoh. "C'est un développement important."