Le groupe de recherche du professeur Jairo Sinova à l'Institut de physique de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU), en collaboration avec des chercheurs de Prague, Cambridge, et Nottingham, ont prédit et découvert un nouveau phénomène physique qui permet de manipuler l'état d'un aimant par des signaux électriques. Les technologies actuelles de l'écriture, stockage, et les informations de lecture sont soit basées sur la charge, soit basées sur le spin. Les mémoires flash ou à accès aléatoire à semi-conducteurs sont des exemples de choix parmi la grande variété de dispositifs basés sur la charge.

Ils utilisent la possibilité offerte par les semi-conducteurs pour manipuler et détecter facilement électriquement leurs états de charge électroniques représentant les "zéros" et les "uns". L'inconvénient est que de faibles perturbations telles que les impuretés, changement de température, ou le rayonnement peut conduire à des redistributions de charge incontrôlées et, en conséquence, à la perte de données. Les appareils basés sur le spin fonctionnent selon un principe tout à fait distinct. Dans certains matériaux, comme le fer, les spins des électrons génèrent du magnétisme et la position des pôles nord et sud de l'aimant peut être utilisée pour stocker les zéros et les uns. Cette technologie est à l'origine d'applications de mémoire allant des cartes à bande magnétique en kilo-octets aux disques durs d'ordinateurs en téraoctets.

Comme ils sont basés sur le spin, les appareils sont beaucoup plus robustes contre les perturbations de charge. Cependant, l'inconvénient des mémoires magnétiques actuelles est que pour inverser les pôles nord et sud de l'aimant, c'est à dire., retournez le zéro à un ou vice versa, le trépan magnétique doit être couplé à un électro-aimant ou à un autre aimant permanent. Si au contraire on pouvait retourner les pôles par un signal électrique sans impliquer un autre aimant, une nouvelle génération de mémoires peut être envisagée combinant les mérites des dispositifs à charge et à spin.

Afin de secouer électriquement un aimant sans impliquer un électro-aimant ou un autre aimant permanent, il faut sortir du domaine de la physique classique et entrer dans la mécanique quantique relativiste. La relativité d'Einstein permet aux électrons soumis au courant électrique d'ordonner leurs spins afin qu'ils deviennent magnétiques. Les chercheurs ont pris un aimant permanent GaMnAs et en appliquant un courant électrique à l'intérieur de l'aimant permanent, ils ont créé un nouveau nuage magnétique interne, qui était capable de manipuler l'aimant permanent environnant. Le travail a été publié dans la revue Nature Nanotechnologie le 2 mars 2014.

Le phénomène observé est étroitement lié à l'effet Hall de spin intrinsèque relativiste que Jörg Wunderlich, Jair Sinova, et Tomas Jungwirth découvert en 2004 à la suite d'une prédiction de Sinova et de ses collègues en 2003. Depuis lors, il est devenu une démonstration de manuel de la façon dont les courants électriques peuvent magnétiser n'importe quel matériau. "Il y a dix ans, nous avons prédit et découvert comment les courants électriques peuvent générer des courants de spin purs à travers la structure intrinsèque des matériaux. Maintenant, nous avons montré comment cet effet peut être inversé pour manipuler des aimants par la polarisation induite par le courant. Ces nouveaux phénomènes sont majeurs. sujet de recherche aujourd'hui car ils peuvent conduire à une nouvelle génération de dispositifs de mémoire.En plus de nos collaborations en cours, cette direction de recherche se marie très bien avec la recherche expérimentale en cours ici à Mayence. Faire partie de cette recherche de pointe et travailler avec de superbes collègues est un immense privilège et je suis très enthousiaste pour l'avenir", dit le professeur Jairo Sinova.