IBM et Stanford lancent une collaboration de classe internationale pour faire avancer la recherche sur le « Spintronics », l’électronique de spin

Paris le 4 mai 2004 – IBM et l’université de Stanford ont décidé de mettre en commun leurs forces pour mener des recherches avancées visant à créer une électronique d’un nouveau genre, à haute performance et à faible consommation, dans un domaine émergent des nanotechnologies appelé « Spintronics » ou électronique de spin. Pour formaliser leurs efforts, les scientifiques du Centre de recherche d’IBM à Almaden, et l’Université de Stanford annoncent la formation du « IBM-Stanford Spintronic Science and Applications Center (le « SpinAps »).

“Les chercheurs du SpinAps vont travailler de concert à la mise au point de techniques radicalement novatrices qui pourraient révolutionner l’industrie de l’électronique, tout comme cela a été le cas pour le transistor il y a une cinquantaine d’années » déclare Robert Morris, Directeur du Laboratoire d’Almaden.

Depuis sa naissance, le marché de la micro électronique a progressé en diminuant constamment la taille des circuits. Cette approche s’avère désormais de plus en plus difficile, elle est onéreuse et fortement consommatrice de temps. C’est pourquoi, la tendance est aujourd’hui aux idées nouvelles visant à continuer à améliorer la performance, avec des tailles de circuits aussi réduites que le permet la conception traditionnelle. L’électronique de spin, Spintronics en anglais, apporte de fantastiques possibilités car elle contrôle le spin – une caractéristique quantique des électrons – grâce à de minuscules structures faites de couches ultra fines. Il est ainsi possible de bénéficier de propriétés avantageuses telles que la commutation à faible consommation et le stockage non volatil de données.

“Les scientifiques du SpinAps vont permettre d’accélérer de façon phénoménale les progrès afin de passer rapidement de concepts théoriques à la vérification expérimentale et des idées de nouveaux produits à des prototypes” explique le Doyen du Département de Stanford, James D. Plummer.

A propos de Spintronics

L’orientation des électrons, le spin en anglais, est une propriété quantique qui a deux états possibles : soit une orientation vers le haut, soit une orientation vers le bas. Aligner des électrons orientés au sein d’un matériau crée du magnétisme. Qui plus est, les champs magnétiques affectent le passage des électrons différemment selon qu’ils vont vers le haut ou vers le bas. Comprendre et contrôler cette propriété est centrale pour créer une toute nouvelle génération de propriétés électroniques.

En fait, les promesses de cette nouvelle technologie ont déjà été démontrées par IBM. Le premier système électronique de spin produit en volume a déjà révolutionné l’industrie du disque dur. Lancé en 1997, la tête de lecture géante à magnéto résistance a été développée dans les Laboratoires d’Almaden. C’est un capteur de champ magnétique hypersensible qui a permis d’augmenter 40 fois la densité des données sur les sept dernières années. Une autre structure à couches multiples basée sur le spin est également à la base de la mémoire MRAM, reconnue pour ses propriétés de rapidité et de non-volatilité.

Les scientifiques du SpinAps envisagent de créer de nouveaux matériaux et systèmes avec des fonctionnalités entièrement nouvelles, telles que les systèmes logiques reconfigurables, les supraconducteurs à température ambiante et les ordinateurs quantiques, qui créeraient des paradigmes de traitement des données radicalement nouveaux. Les produits commerciaux issus de la recherche du SpinAps ne sont pas prévus à la commercialisation avant au moins 5 ans.

Les scientifiques du SpinAps

Le SpinAps sera dirigé par Stuart Parkin, IBM Fellow et par des professeurs de Stanford, le Docteur James S. Harris (Ingénierie électrique, Physique appliquée, Science des Matériaux) et le Docteur Shoucheng Zhang (Physique et Physique appliquée). Ces personnalités apportent au Centre des parcours, des expertises et des perspectives différents mais néanmoins complémentaires.

Parkin est un pionnier dans la science et l’application des matériaux spintronics. Sa découverte du couplage inter couches oscillatoire a mené IBM au développement de la tête de lecture GMR. Il a également proposé d’utiliser les éléments de la jonction de tunnel magnétique dans les MRAM. Le groupe de Parkin n’a pas son pareil pour mettre au point rapidement une large variété de matériaux de films magnétiques ultra fins.

Harris est un expert dans le développement de matériel nouveau et artificiellement structuré par «molecular beam epitaxy» et en les appliquant à des systèmes électroniques utiles. Son laboratoire dispose de plusieurs machines permettant de créer du matériel semi conducteurs avec une précision étonnante. Il se concentrera sur la création de blocs fondamentaux de semi-conducteurs à plusieurs couches ultra-fines pour mettre au point de nouveaux systèmes basés sur le spintronics.

Zhang est un théoricien qui a apporté un grand nombre de contributions pour une meilleure compréhension des phénomènes électroniques magnétiques supraconducteurs et leurs corollaires dans les solides. Par exemple, alors que la loi d’Ohm décrit l’inévitable dissipation de puissance lors du flux de courant chargé, une récente théorie généralisée par Zhang et ses collègues prédit que générer un courant de spin par un champ électrique peut être réversible et non dissipatif. Les chercheurs du SpinAps Center vont tenter de démontrer cette possibilité étonnante.

La recherche au sein du SpinAps Center impliquera environ une demi-douzaine de professeurs de Stanford, le même nombre de scientifiques IBM, jusqu’à 10 étudiants diplômés travaillant à la fois à IBM Almaden et à Stanford, 3 chercheurs post-doc et plus, ainsi que deux enseignants universitaires visiteurs ou plus. Le financement initial du Centre provient d’IBM et de Stanford. Les projets de recherche des scientifiques participants sont également financés par des agences telles que la « Defense Advanced Research Projects Agency », le « U.S. Department of Energy » et la « National Science Foundation ». Le Centre est opérationnel dès à présent.

SpinAps est un nouvel exemple de la longue tradition d’IBM. En tant que leader technologique, la compagnie continue à nouer des partenariats avec des universités de classe internationale pour accroître et accélérer les applications concrètes de la recherche académique, tout en fournissant des opportunités et des expériences uniques aux scientifiques et aux étudiants des universités.

A propos d’IBM

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Pour la onzième année consécutive, IBM est le numéro un aux Etats-Unis en matière de dépôt de brevets, avec près de 3 415 brevets en 2003. Chaque année, plus de 30% de ces brevets se concrétisent par des offres commerciales IBM.

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