Une mémoire de 12 atomes

C'est la plus petite unité de stockage de données jamais obtenue: 12 atomes pour un bit. Une mémoire qui utilise un magnétisme inhabituel.

Douze atomes : voilà la plus petite taille jamais obtenue pour une mémoire magnétique. Douze atomes de fer permettent de stocker un bit (un 0 ou un 1), il faut donc 96 atomes pour un octet, contre des dizaines de millions pour une mémoire magnétique conventionnelle.

La miniaturisation des composants informatiques, transistors et mémoires, est devenue presque commune ces dernières décennies. Cependant, pour obtenir cette unité de stockage nanoscopique, les chercheurs du laboratoire d’IBM en Californie (Almaden Research Center) et du CFEL (Center for Free-Electron Laser Science) en Allemagne, n’ont pas cherché à réduire une unité existante. Ils sont partis de l’atome et ont construit leur unité atome par atome, grâce à la pointe du microscope à effet tunnel.

En mesurant le courant électrique très faible qui se crée entre la pointe ultrafine du microscope et la surface étudiée, cette technique de microscopie, développée par un laboratoire d’IBM en Allemagne dans les années 80, permet de ‘voir’ un matériau atome par atome et même de déplacer des atomes.

En-dessous de 12 atomes, les effets quantiques qui se manifestent aux échelles nanoscopiques déstabilisent le dispositif, expliquent les chercheurs, qui publient leurs résultats aujourd’hui dans la revue Science. Parvenus à 12 atomes –deux rangées de six- ils ont obtenu une mémoire stable pendant plusieurs heures. Le tout à une température de -268°C.

En effet, cette nano mémoire magnétique ne peut fonctionner que grâce à un type spécifique de magnétisme : l’antiferromagnétisme. Dans les aimants classiques, les spins des atomes (ou moment magnétique) sont tous orientés dans le même sens, un peu comme des boussoles mises les unes à côté des autres dont les aiguilles pointent dans la même direction. Le matériau est aimanté. Au niveau atomique, cela signifie que les atomes interagissent les uns avec les autres. Ces interactions gêneraient le stockage des informations. C’est pour cela qu’Andreas Heinrich, Sebastian Loth et leurs collègues ont utilisé l’antiferromagnétisme. Ils alignent des atomes dont les spins pointent alternativement dans des directions opposées, ce qui permet de serrer les atomes sans qu’il y ait d’interactions.

Ces travaux sont loin de déboucher sur des applications pour l’informatique de tous les jours. Ce n’est pas le but à court ou moyen terme. Cette unité de mémoire est un très bon cobaye de laboratoire, à mi-chemin entre la physique conventionnelle et le monde quantique, expliquent les scientifiques. Ils vont poursuivre leurs recherches pour concevoir une mémoire d’environ 200 atomes stable à température ambiante.

Ces travaux sont loin de déboucher sur des applications pour l’informatique de tous les jours. Ce n’est pas le but à court ou moyen terme. Cette unité de mémoire est un très bon cobaye de laboratoire, à mi-chemin entre la physique conventionnelle et le monde quantique, expliquent les scientifiques. Ils vont poursuivre leurs recherches pour concevoir une mémoire d’environ 200 atomes stable à température ambiante.