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Une mémoire moléculaire multifonctionnelle

10 septembre 2012

IPCMS - UMR 7504

Une collaboration franco-germano-japonaise de physiciens vient de réaliser un interrupteur moléculaire qui peut être commuté électriquement entre un état magnétique à haute conductivité électrique et un état non-magnétique à faible conductivité.

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L’électronique moléculaire vise à miniaturiser les composants électroniques à l’échelle de la molécule unique. La réalisation de mémoires magnétiques à cette échelle est délicate car les bits d’information deviennent instables et l’information est perdue au bout d’un temps court. Des physiciens de l’Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS - CNRS-Univ. de Strasbourg), de l’Institut de Technologie de Karlsruhe, de l’Université Chiba au Japon et du Synchrotron Soleil ont montré qu’en découplant une molécule métal-organique du substrat métallique sur lequel elle repose, il est possible de la commuter de manière reproductible entre un état magnétique à haute conductivité électrique et un état non-magnétique à faible conductivité. Ce résultat, qui ouvre la voie vers la réalisation d’un nouveau type de mémoire alliant à l’échelle de la molécule unique des propriétés magnétiques et électriques, a fait l’objet d’une publication dans la revue Nature Communications.

Dans la technologie actuelle du stockage magnétique de l’information à haute densité, les bits magnétiques sont composés de plusieurs millions d’atomes. La réalisation de bits plus petits pose problème car on atteint la limite dite du superparamagnétisme et l’information est perdue très rapidement. Pour pallier ce problème les physiciens se tournent vers des molécules métallo-organiques présentant plusieurs états magnétiques séparés par un écart en énergie suffisant pour empêcher des transitions spontanées sous l’effet des perturbations de l’environnement de la molécule. La collaboration franco-germano-japonaise a utilisé comme molécule un complexe organo-métallique composé de 51 atomes, dont un atome central de Fer lui communiquant ses propriétés magnétiques. Placée directement sur un substrat de cuivre, cette molécule voit ses différents états couplés. En revanche, le dépôt d’une couche monomoléculaire de Nitrure de cuivre évite ce couplage tout en permettant un contact électrique entre la molécule et le substrat. Dans ces conditions, l’atome de fer central dans cette molécule bascule de façon contrôlée par l’application d’une tension électrique entre un état magnétique et un état non magnétique. Ces deux configurations magnétiques diffèrent de par leur conductance électrique, si bien que l’état magnétique qui a été adressé peut être lu par une simple mesure électrique. Ce travail a été mené en combinant des mesures d’absorption des rayons au Synchrotron Soleil avec de la microscopie à effet tunnel (STM) à l’Université Technique de Karlsruhe.

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Commutation de l’état magnétique d’une molécule de Fe(Phen)2 (NCS)2 sous l’action d’une pointe STM.

En savoir plus

Robust spin crossover and memristance across a single molecule, Toshio Miyamachi1,2, Manuel Gruber1,3, Vincent Davesne1,3, Martin Bowen3, Samy Boukari3, Loïc Joly3, Fabrice Scheurer3, Guillaume Rogez3, Toyo Kazu Yamada1,4, Philippe Ohresser5, Eric Beaurepaire3 & Wulf Wulfhekel1,2, Nature Communications (2012).

Contact chercheur

Eric Beaurepaire , chercheur

Informations complémentaires

1Karlsruhe Institute of Technology, Physikalisches Institut, Germany.

2DFG-Center for Functional Nanostructures, Karlsruhe Institute of Technology, Germany.

3Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg, IPCMS – UMR 7504, Strasbourg

4Graduate School of Advanced Integration Science, Japan.

5Synchrotron SOLEIL, Gif-sur-Yvette

Contacts INP

Jean-Michel Courty,
Catherine Dematteis,
Karine Penalba,
inp-communication cnrs-dir.fr