Des chercheurs de l'Université norvégienne des sciences et technologies (NTNU) et de l'Université de Cambridge au Royaume-Uni ont démontré qu'il est possible de générer directement un courant électrique dans un matériau magnétique en faisant tourner son aimantation.

Les résultats révèlent un nouveau lien entre le magnétisme et l'électricité, et peut avoir des applications en électronique.

La génération de courant électrique démontrée par les chercheurs est appelée pompage de charge. Le pompage de charge fournit une source de courants électriques alternatifs à très haute fréquence, et son amplitude et sa dépendance au champ magnétique externe peuvent être utilisées pour détecter des informations magnétiques.

Les constatations peuvent, donc, offrir des moyens nouveaux et passionnants de transférer et de manipuler des données dans des appareils électroniques basés sur la spintronique, une technologie qui utilise le spin des électrons comme base pour le stockage et la manipulation de l'information.

Les résultats de la recherche sont publiés sous forme de publication en ligne anticipée (AOP) sur Nature Nanotechnologie le site Web de le 10 novembre 2014.

La spintronique a déjà été exploitée dans le stockage de données de masse magnétique depuis la découverte de l'effet de magnétorésistance géante (GMR) en 1988. Pour leur contribution à la physique, les découvreurs de GMR ont reçu le prix Nobel en 2007.

La base de la spintronique est le stockage d'informations dans la configuration magnétique des ferromagnétiques et la lecture via des mécanismes de transport dépendants du spin.

"Une grande partie des progrès en spintronique a résulté de l'exploitation du couplage entre le spin de l'électron et son mouvement orbital, mais notre compréhension de ces interactions est encore immature. Nous devons en savoir plus pour pouvoir explorer et exploiter pleinement ces forces, " dit Arne Brataas, professeur à NTNU et l'auteur correspondant de l'article.

Un électron a un spin, une rotation apparemment interne, en plus d'une charge électrique. La rotation peut être vers le haut ou vers le bas, représentant les rotations dans le sens horaire et antihoraire.

Les courants de spin purs sont des courants de charge dans des directions opposées pour les deux composants de spin dans le matériau.

On sait depuis un certain temps que la rotation de l'aimantation dans un matériau magnétique peut générer des courants de spin purs dans des conducteurs adjacents.

Cependant, les courants de spin purs ne peuvent pas être détectés de manière conventionnelle par un voltmètre en raison de l'annulation du flux de charge associé dans le même sens.

Un élément secondaire de conversion spin-charge est alors nécessaire, comme un autre ferromagnétique ou une forte interaction spin-orbite, ce qui provoque un effet Hall de spin.

Brataas et ses collaborateurs ont démontré que dans une petite classe de matériaux ferromagnétiques, la conversion de charge de spin se produit dans les matériaux eux-mêmes.

Les courants de spin créés dans les matériaux sont ainsi directement convertis en courants de charge via l'interaction spin-orbite.

En d'autres termes, les ferroaimants fonctionnent intrinsèquement comme des générateurs de courants alternatifs entraînés par l'aimantation tournante.

"Le phénomène est le résultat d'un lien direct entre l'électricité et le magnétisme. Il permet la possibilité de nouvelles techniques de détection à l'échelle nanométrique d'informations magnétiques et pour la génération de courants alternatifs à très haute fréquence, " dit Brataas.

La génération et la modulation de courants haute fréquence sont des dispositifs de communication sans fil centraux tels que les téléphones portables, Modules WLAN pour ordinateurs personnels, Appareils Bluetooth et futurs radars de véhicules.