Rechercher des mémoires magnétiques toujours plus rapides et toujours moins gourmandes en énergie : c'est un défi permanent pour  l'industrie dans le domaine électronique. Les YIG, où des bits d'informations peuvent être écrits et lus avec des impulsions laser.

ð La dernière découverte repose sur des grenats de synthèse particuliers, les YIG, où des bits d'informations peuvent être écrits et lus avec des impulsions laser.

La quantité d'informations générées et enregistrées notamment par les réseaux sociaux ne cesse d’exploser, au-delà des besoins liés aux échanges d’information « classiques».

Et, comme toute information a une base physique, cela a un coût en énergie en particulier lié à la dissipation de chaleur.

Dans ces conditions, Il rien d’étonnant à ce que Google, Facebook et Microsoft se soient préoccupés depuis des années du refroidissement des data centers.

Ceci explique qu’elles cherchent actuellement à  les installer dans des pays froids, comme la Suède et la Finlande, ou encore,  à  envisager de les construire au fond des mers.

Parmi les pistes explorées pour créer des mémoires magnétiques à la fois plus rapides pour la lecture ou l'écriture et moins gourmandes en énergie, on peut trouver la solution des grenats ou pour être et plus précisément, des grenats d'yttrium et de fer.

Il s'agit de matériau ferri magnetique de synthèse, souvent désignés par l'acronyme YIG, pour, en anglais, Yttrium Iron Garnet (1).

Or, une équipe de physiciens du solide polonais et néerlandais vient de publier dans Nature un article faisant état d'une percée dans ce domaine et que l'on peut lire sur arXiv : https://arxiv.org/abs/1609.05223

L'inscription par impulsion laser de bits d'informations dans une mémoire magnétique en grenat.

ð Les chercheurs sont ainsi parvenus à battre toutes les méthodes pour écrire et lire rapidement des bits d'information sur un support magnétique à l'aide d'un laser femto seconde (2)  polarisé linéairement.

Il leur faut pour cela moins de 20 pico secondes (une picoseconde vaut 10-12 seconde), et ce avec un taux de dissipation de chaleur plus bas qu'avec toutes les techniques précédentes.

Ce type de mémoire devrait ainsi supplanter les mémoires magnétiques à écriture assistée thermiquement.

Des mémoires réservées aux datacenters, des ordinateurs quantiques (4) ou des superordinateurs.

Le grenat utilisé par les physiciens est un YIG particulier  (1) dans lequel certains atomes de fer (Fe) ont été remplacés par des atomes de cobalt (Co).

La physique du solide enseigne que pour réduire la chaleur dissipée dans un matériau après une absorption de lumière, il faut diminuer sa densité d'électrons libres. Il faut donc que ce soit un diélectrique (3), ce qui est précisément le cas des YIG.

ð Cette découverte permet d'imaginer des mémoires magnétiques très rapides qui fonctionneraient à très basses températures, précisément ce qu'il faudrait pour des ordinateurs quantiques ou des superordinateurs supraconducteurs qui se trouvent confrontés jusqu'à présent à ce problème.

Par contre, d'après les chercheurs, ces mémoires à grenat ne semblent toutefois pas pouvoir être exploitées pour des ordinateurs personnels à cause des contraintes technologiques.

Si elles confirment leurs performances, elles pourront en revanche équiper massivement les data centers.

(D’après Futura  Sciences et « Nature »)

------------------

(1)         Le grenat d'yttrium et de fer, de formule Y3 Fe5 O12, communément désigné par son acronyme YIG (Yttrium Iron Garnet), est un solide cristallin. Le YIG est un matériau ferrimagnetique, sa température de Curie est de 550 K.

(2)                       Un laser femto seconde est un type de laser particulier qui produit des impulsions ultra-courtes dont la durée est de l'ordre de quelques femto secondes à quelques centaines de femto secondes (1 femto seconde = 1 fs = 10−15 seconde) soit de l'ordre de grandeur de la période d'une onde électromagnétique du visible.

Ce type de laser est largement étudié et utilisé en recherche, dans l'industrie et dans le domaine des applications biomédicales.

(3)                       Un milieu est dit diélectrique s'il ne contient pas de charges électriques susceptibles de se déplacer de façon macroscopique. Le milieu ne peut donc pas conduire le courant électrique, et est par définition un isolant électrique. (comme le vide, le verre, le bois sec, de nombreux plastiques, etc).

Les diélectriques ne sont cependant pas inertes électriquement. En effet, les constituants du matériau peuvent présenter à l'échelle atomique des dipôles électrostatiques, qui interagiront avec un champ électrique externe appliqué.

(4)                     Voir notamment :