Les supports de stockage magnétiques tels que les disques durs ont révolutionné le traitement de l'information :nous sommes habitués à traiter d'énormes quantités de données stockées magnétiquement tout en nous appuyant sur des composants électroniques très sensibles. Et espérons augmenter encore les capacités de données grâce à des composants toujours plus petits. Avec des experts grenoblois et strasbourgeois, des chercheurs de l'Institut de nanotechnologie (INT) du KIT ont développé un nano-composant basé sur un mécanisme observé dans la nature.

Et si la petitesse même d'un composant empêchait de concevoir les outils nécessaires à sa fabrication ? Une possibilité pourrait être d'« apprendre » aux pièces individuelles à s'auto-assembler dans le produit souhaité. Pour la fabrication d'un nano-dispositif électronique, une équipe de chercheurs de l'INT dirigée par Mario Ruben a adopté une astuce de la nature :des adhésifs synthétiques ont été appliqués sur des molécules magnétiques de manière à ce que ces dernières se fixent aux bonnes positions sur un nanotube sans aucune intervention. Dans la nature, les feuilles vertes poussent à travers un processus d'auto-organisation similaire sans aucune impulsion de mécanismes subordonnés. L'adoption de tels principes pour la fabrication de composants électroniques est un changement de paradigme, une nouveauté.

Le nano-commutateur a été développé par une équipe européenne de scientifiques du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) à Grenoble, Institut de Physique et Chimie des Matériaux de l'Université de Strasbourg, et l'INT de KIT. C'est une des particularités de l'invention que, contrairement aux composants électroniques conventionnels, le nouveau composant n'est pas constitué de matériaux tels que des métaux, alliages ou oxydes mais entièrement de matériaux mous tels que des nanotubes et des molécules de carbone.

Terbium, le seul atome de métal magnétique utilisé dans l'appareil, est noyé dans la matière organique. Le terbium réagit de manière très sensible aux champs magnétiques externes. Les informations sur la façon dont cet atome s'aligne le long de ces champs magnétiques sont efficacement transmises au courant circulant à travers le nanotube. Le groupe de recherche grenoblois CNRS dirigé par le Dr Wolfgang Wernsdorfer a réussi à lire électriquement le magnétisme dans l'environnement du nano-composant. La possibilité démontrée d'adresser électriquement des molécules magnétiques uniques ouvre un tout nouveau monde à la spintronique, où la mémoire, la logique et éventuellement la logique quantique peuvent être intégrées.

La fonction du nano-dispositif spintronique est décrite dans le numéro de juillet de Matériaux naturels pour les basses températures d'environ un degré Kelvin, qui est de -272 degrés Celsius. Des efforts sont déployés par l'équipe de chercheurs pour augmenter encore la température de fonctionnement du composant dans un avenir proche.