Voyage dans le nanomonde des aimants vers une spintronique moléculaire - Wolfgang Wernsdorfer

Une conférence du cycle "le magnétisme aujourd’hui : du pigeon voyageur à la spintronique"
Voyage dans le nanomonde des aimants vers une spintronique moléculaire
Wolfgang Wernsdorfer
Directeur de recherche CNRS, Institut Néel,CNRS Grenoble
L’électronique moléculaire et l’électronique de spin (ou spintronique) sont deux domaines majeurs des nanosciences. Le premier domaine utilise depuis plusieurs années des molécules afin de réaliser des dispositifs à molécule unique pour des applications potentielles en électronique. Le second, en introduisant les effets liés au spin dans les propriétés de transport électronique, a généré les effets géants de magnéto-résistance qui sont à l’origine d’une révolution en électronique.
La conférence montre comment le rapprochement des deux domaines peut émerger une "Spintronique Moléculaire" développant de nouveaux dispositifs qui manipuleront le spin et la charge d’une molécule-aimant unique [1] (Fig.1). L’expertise acquise par les chimistes pour moduler et contrôler les propriétés de ces molécules (spin, anisotropie, potentiel rédox, transitions induites par la lumière ou par le champ électrique…) permet de concevoir des dispositifs à propriétés modulables et à fonctionnalités nouvelles. On montrera les avantages de l’utilisation des systèmes moléculaires dans ce domaine
La conférence présente un domaine émergent, peu exploré à ce jour. Les objectifs principaux relèvent essentiellement de la recherche fondamentale, mais des applications en électronique et information quantique sont envisageables à moyen terme, comme le démontrent les premiers résultats du nouveau groupe créé au sein de l’Institut Néel dans ce nouveau domaine [2,3].

Fig. 1 : Schéma d'un dispositif de spintronique moléculaire. Une molécule magnétique est attachée au "canal" formé d'un nanotube de carbone suspendu et connecté aux électrodes de Pd. Le substrat de silicium dopé constitue une "grille" à potentiel ajustable.
[1] L. Bogani & W. Wernsdorfer. Molecular spintronics using single-molecule magnets. Nature Mat. 7, 179 (2008).
[2] Cleuziou, J.-P., Wernsdorfer, W., Bouchiat, V., Ondarçuhu, T. & Monthioux, M.
Carbon nanotube superconducting quantum interference device. Nature Nanotech. 1, 53-59 (2006).
[3] N. Roch, S. Florens, V. Bouchiat, W. Wernsdorfer & F. Balestro,
Quantum phase transition in a single-molecule quantum dot. Nature 453, 633 (2008).