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Au fond c'est plus ou moins le mécanisme de la GMR,

que je vais décrire maintenant.

L'idée de la GMR,

c'est de placer sur le chemin des électrons

non pas des impuretés diverses,

mais de placer des couches magnétiques,

séparées par exemple par des couches de cuivre,

des couches de fer séparées par une couche de cuivre.

Supposons par exemple que les aimantations des deux couches

soient dans des axes opposés,

ce qui veut dire qu'une des couches

va arrêter les électrons de spin down,

et par contre l'autre couche, dont l'aimantation est opposée,

va arrêter les électrons de spin up.

On se place dans la même situation

que celle décrite dans le schéma du haut à gauche.

Mais à ce moment-là

il suffit d'un petit champ magnétique

pour orienter les aimantations dans la même direction,

et à ce moment-là le courant n'est bloqué

que dans une seule des deux directions de spin,

il continue à passer par l'autre direction de spin,

on a une chute brutale de la résistance électrique

induite par l'application d'un champ magnétique,

c'est le principe de la magnétorésistance géante.

Au fond la physique est analogue à la physique en optique,

quand on a un polariseur et un analyseur.

Et ce mécanisme marche non seulement

dans le cas simple que j'ai dessiné,

où le courant est perpendiculaire aux couches magnétiques,

mais ça marche aussi dans le cas

où le courant est le long des couches magnétiques

parce qu'en fait les électrons

ont une trajectoire en zigzag

et traversent plusieurs couches magnétiques.

Ce principe est relativement simple,

mais si on connait les propriétés de conduction électrique,

ce que je connaissais à l'époque,

on peut aussi prévoir

que ce mécanisme ne peut fonctionner

que si la distance entre les deux couches magnétiques

est inférieure à ce qu'on appelle

le libre parcours moyen des électrons,

qui dans un film magnétique est simplement de quelques nanomètres.

Et au fond, à l'époque de ces premières expériences,

il était impossible d'imaginer fabriquer

une multicouche avec des couches aussi minces.

Les technologies n'existaient pas

et il a fallu attendre un certain temps,

il a fallu en fait attendre le début des années 80,

avec l'arrivée des technologies de la microélectronique

avec des appareillages

comme cet appareillage d'épitaxie par jets moléculaires

qui permettaient alors de fabriquer

de façon très propre

des couches très minces et des multicouches

avec des couches très minces.

A ce moment-là, j'ai commencé une collaboration

avec une compagnie de microélectronique,

la compagnie Thomson-CSF,

pour le développement de multicouches magnétiques

et pour tester les idées de magnétorésistance géante.

Il a été possible par exemple,

de fabriquer ce genre de structure

où vous voyez trois couches atomiques de fer

séparées par trois couches atomiques de chrome.

Il se trouve en plus que dans cette structure-là,

la proximité entre les couches de fer à travers le chrome

fait que les aimantations des couches de fer

s'orientent spontanément dans des directions opposées.

Donc c'est un système idéal pour

voir si en appliquant un champ magnétique

et en alignant les aimantations dans la même direction

on voyait apparaitre le phénomène de magnétorésistance géante

que l'on pouvait prévoir.

Ca a marché,

voici les premiers résultats

de la découverte de la magnétorésistance géante,

soit dans mon laboratoire à Orsay,

soit à Jülich par Peter Grünberg,

qui a été mon colauréat du prix Nobel.

Si je considère les courbes de gauche,

qui représentent la variation de la résistance électrique

en fonction du champ magnétique,

le champ magnétique aligne les aimantations

dans la même direction,

et on voit en même temps

une chute brutale de la résistance électrique de 80%,

un phénomène que l'on a appelé magnétorésistance géante.

Et si vous pouvez lire aussi les formules des couches magnétiques,

vous voyez que l'effet maximum est obtenu

pour une couche de chrome de 0,9 nm,

c'est-à-dire trois couches atomiques seulement,

des couches extrêmement fines

qu'il avait été possible de préparer

par les technologies d'épitaxie par jets moléculaires.

Cette découverte donc a tout de suite

donné la possibilité de capteurs sensibles,

très sensibles à un tout petit champ magnétique

dans des structures un peu différentes de celles-ci,

je n'insiste pas là-dessus,

et les applications ont démarré trois quatre ans plus tôt,

premièrement avec des capteurs simples

pour l'industrie automobile,

des capteurs qui permettent par exemple

de détecter la vitesse de rotation de roues,

de contrôler les freins et l'ABS.

Mais l'application économiquement la plus importante

était l'application aux disques durs, à la lecture des disques durs.

Comme je l'ai déjà montré,

dans les disques durs actuels,

les champs magnétiques créés par les bits magnétiques

sont détectés par une multicouche magnétique

et la sensibilité de la magnétorésistance géante

de ces multicouches magnétiques

a permis de détecter les champs magnétiques

créés par des tout petits bits et donc d'augmenter la capacité des disques.

Au fond, avec l'introduction de la GMR,

et l'introduction d'un effet un peu voisin, qu'on appelle la TMR,

la magnétorésistance tunnel,

il a été possible d'augmenter la capacité des disques durs

par un facteur à peu près 1 000

et d'avoir donc des disques durs de très grande capacité aujourd'hui,

qui sont utilisés dans nos ordinateurs, dans les data centers par exemple.