Des chercheurs de l'Université de New York et d'IBM Research ont démontré un nouveau mécanisme impliquant le mouvement des électrons dans les matériaux magnétiques qui indique de nouvelles façons d'améliorer potentiellement le stockage des données. L'oeuvre, rapporté dans le journal Lettres d'examen physique , dévoile un procédé de réglage de la direction de l'information magnétique, ou tourner, basé sur un courant électrique.

La découverte découle du domaine scientifique de la spintronique, qui considère la matière condensée et la physique quantique. Spintronics est un raccourci pour l'électronique, ou appareils électriques, qui utilisent le spin de l'électron en plus de sa charge électrique.

"L'un des objectifs majeurs de la recherche en spintronique est de contrôler la direction du spin des électrons dans les matériaux, " explique Andrew Kent, professeur au département de physique de NYU et l'un des auteurs principaux de l'article. "Cette recherche montre un mécanisme nouveau et fondamental pour définir la direction du spin des électrons dans un matériau conducteur."

"Cette avancée en spintronique offre une nouvelle façon d'exercer des couples sur une couche magnétique, " ajoute Jonathan Sun, co-auteur principal d'IBM Research et chercheur invité à NYU. "C'est une avancée prometteuse qui a le potentiel de réduire les besoins en énergie et en espace pour le stockage des données des appareils."

L'oeuvre, dirigé avec Junwen Xu, un étudiant diplômé de NYU, et Christopher Safranski d'IBM Research, est le dernier exemple en date d'un phénomène central dans la transmission de l'information :la faire passer d'une forme à une autre.

Par exemple, les téléphones portables convertissent la voix et les e-mails en ondes radio qui se déplacent vers les tours de téléphonie cellulaire où les signaux sont transformés en signaux électriques tandis qu'Internet transforme les signaux électriques en signaux optiques (c'est-à-dire, impulsions lumineuses) pour la transmission longue distance.

Dans le Lettres d'examen physique recherche, Safranski, Soleil, Xu, et Kent s'est concentré sur la démonstration d'un nouveau mécanisme pour le contrôle de la direction du spin, la direction qui contrôle les bits d'information stockés.

Historiquement, Il a été démontré que le flux de courant dans les métaux lourds non magnétiques entraîne une polarisation du spin, ou une direction de son moment magnétique net, à la surface du conducteur, un effet connu sous le nom d'effet Hall de spin. Cependant, la direction de la polarisation de spin dans l'effet Hall de spin est toujours parallèle à la surface du conducteur. Cela limite ses applications car il ne fournit qu'un seul axe possible de polarisation de spin, limiter la densité de stockage.

Dans le Lettres d'examen physique recherche, les scientifiques ont utilisé l'effet Hall planaire dans un conducteur ferromagnétique pour contrôler l'orientation de l'axe de polarisation de spin.

Spécifiquement, ils ont déployé un conducteur ferromagnétique - le fer, nickel, et le cobalt sont des exemples de tels conducteurs - et ont découvert que le flux de courant dans le conducteur peut produire une polarisation de spin qui est dans une direction définie par son moment magnétique. Ceci est important car la direction du moment magnétique peut maintenant être définie dans à peu près n'importe quelle direction souhaitée pour ensuite définir la polarisation du spin - une flexibilité impossible sous les contours de l'effet Hall de spin dans les métaux lourds non magnétiques.

Ils ont également découvert que ces spins polarisés se déplacent à l'extérieur de la couche ferromagnétique et conduisent à un courant de spin pur - un courant de spin sans courant électrique associé - dans un métal non magnétique adjacent. Ce phénomène a le potentiel de permettre une nouvelle génération de dispositif de mémoire à rotation contrôlée pour une technologie de mémoire plus dense et plus efficace.