Antiferromagnétiques : un substitut au silicium dans les puces électroniques ?

Dans le monde de l’électronique, avec les besoins croissants de consommation de données, le silicium a atteint ses limites. Récemment donc, des scientifiques ont envisagé les antiferromagnétiques comme une nouvelle option.

Une puce pour les appareils électroniques.

Le fonctionnement des ordinateurs, des smartphones et de divers appareils électroniques du quotidien repose en général sur le silicium. En effet, non seulement celui-ci est un bon conducteur électrique, mais il peut aussi s’utiliser comme un isolant. Il paraît cependant que les propriétés de ce matériau ne suffisent plus aux besoins actuels. Ce qui a amené les chercheurs à explorer la possibilité d’utiliser les antiferromagnétiques à la place du silicium dans les puces électroniques.

Les antiferromagnétiques prendraient la relève du silicium ? 

La demande en données numériques ne cesse de croître, tant pour le transfert que pour le stockage. Par conséquent, le silicium peine à répondre aux attentes des utilisateurs actuellement. Il n’arrive plus à satisfaire à leurs besoins en vitesse, en densité et en sécurité

Le silicium dans le tableau périodique.

Afin de remédier à ce problème, des scientifiques ont mené des recherches pour trouver un successeur au silicium. Ils se sont mis en quête de matériaux avec des propriétés intéressantes pour construire des appareils de stockage. En ce qui concerne les physiciens du Massachusetts Institute of Technology (MIT), ils se sont focalisés sur les antiferromagnétiques.

« Les matériaux antiferromagnétiques, ou AFM, sont les moins connus des ferromagnétiques, ou des matériaux magnétiques classiques. Alors que les électrons des ferromagnétiques tournent de manière synchrone – une propriété qui permet à l’aiguille d’une boussole de pointer vers le nord, en suivant collectivement le champ magnétique terrestre – les électrons d’un antiferromagnétique préfèrent le spin opposé à celui de leur voisin, dans un « anti-alignement » qui annule efficacement l’aimantation, même à des échelles très petites. »

Jennifer Chu du MIT News Office

Les antiferromagnétiques pourraient surpasser le silicium ?

Les propriétés des antiferromagnétiques, comme l’absence d’aimantation nette, est un atout. C’est parce que ce dernier rend les AFM imperméables à n’importe quel champ magnétique externe. Avec de tels matériaux, les dispositifs de stockage seraient capables de préserver les données malgré une démagnétisation (suppression définitive des données grâce à un puissant champ magnétique).

Les transistors en antiferromagnétique auraient pareillement l’avantage d’être plus compacts. Ainsi, comparée aux transistors en silicium, une puce électronique pourrait contenir plus de transistors. De plus, un appareil de stockage de même taille que celui en silicium pourrait emmagasiner plus de données grâce à l’utilisation d’AFM.

Une unité de transistor.

« Ce pourrait être l’occasion de développer un dispositif de stockage à mémoire magnétique fonctionnant de la même manière que les puces en silicium, avec l’avantage supplémentaire de pouvoir stocker des informations dans des domaines très robustes et offrant des densités élevées ». 

Riccardo Comin, acteur principal des recherches et professeur adjoint de physique au MIT

Malgré leurs capacités avantageuses, les AFM ont également leur inconvénient. Selon l’un des chercheurs nommés Jiarui Li, une action de lecture ou d’écriture de données serait considérablement gourmande en énergie.

Un résultat probant pour exploiter l’antiferromagnétique dans le domaine du stockage

Les scientifiques du MIT ont obtenu des résultats intéressants lors d’une expérience sur l’AFM. Cette opération visait à accroître l’efficacité de la commutation AFM. Dans l’informatique, la commutation désigne le mécanisme par lequel les informations sont inscrites sur des transistors. À noter que ce mécanisme se base sur l’activation et la désactivation de ces derniers.

Les scientifiques manipules les matériaux et les substances.

Par ailleurs, afin de réussir à activer et à désactiver les transistors en antiferromagnétique, l’équipe du MIT a usé du dopage (introduire des impuretés dans un matériau). Elle a ainsi altéré les propriétés électroniques du nickélate de néodyme (oxyde AFM).

Bref, au vu des résultats, les différents appareils électroniques n’intégreront pas si tôt des composants en antiferromagnétique. Néanmoins, pour trouver le matériau le plus apte à remplacer le silicium, l’exploration de toutes les possibilités est nécessaire. Ce qui justifie l’étude sur les antiferromagnétiques pour y parvenir.

À propos de l'auteur

L’écriture constitue l’une des activités qui me permettent de canaliser ma passion, outre la philosophie, le sport et le jeu d’échecs. Dans tout ce que je fais, j’essaie d’atteindre la perfection, tout en sachant que personne ne pourra la rattraper. « Nous sommes ce que nous faisons répétitivement. L’excellence, donc, n’est pas un acte. C’est une habitude. » - Aristote

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