Interview : Albert Fert, prix Nobel de physique 2007

Le 9 octobre 2007, Albert FertAlbert Fert se voyait décerner le prix Nobel de physique pour sa découverte de la magnétorésistance géante (Giant Magneto-Resistance, GMR) et sa contribution au développement de l'électronique de spinélectronique de spin. Albert Fert est professeur à l'Université Paris-Sud et directeur scientifique à l'Unité mixte de physique CNRS/ThalèsThalès.

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Futura-Sciences : Albert Fert, vous avez reçu le prix Nobel avec l'Allemand Peter GrünbergPeter Grünberg, pour la découverte en 1988 de la magnétorésistance géante. Pouvez-vous nous expliquer, de façon simple, ce que ce terme recouvre ?

Albert Fert : C'est un effet observé dans ce qu'on appelle des multicouches magnétiques. Ce sont des sortes de mille-feuilles empilant des couches très minces de deux métauxmétaux, l'un aimanté, comme le fer, et l'autre non aimanté, comme le cuivre, avec des épaisseurs très petites, de un à deux nanomètres. Ces mille-feuilles présentent une propriété qu'on appelle la magnétorésistance géante : leur résistance électriquerésistance électrique diminue très fortement en présence d'un champ magnétiquechamp magnétique. Le courant se met alors à passer dans le mille-feuilles.

FS : Cette découverte de 1988 a été une étape fondamentale, mais une étape seulement. Il y a d'autres pistes, comme la spintronique...

Albert Fert : Oui, les journaux parlent surtout des applicationsapplications actuelles de la magnétorésistance géante qui sont importantes dans le domaine des ordinateursordinateurs. Mais l'autre conséquence, c'est l’ouverture d’un champ de recherche et de technologie que l'on appelle la spintronique. Elle est fondée sur la même exploitation de l'influence du spin sur la mobilité des électronsélectrons, mais dans d'autre conditions. On utilise non plus seulement des multicouches mais ce qu'on appelle des jonctions tunnels, des piliers magnétiques et diverses structures fabriquées par la nanotechnologienanotechnologie.

FS : Quelles sont  applications de la spintronique en cours ou à venir ?

Albert Fert : Les applications sont multiples. En 1997 est arrivée l'application économiquement la plus importante : la lecture des disques dursdisques durs d'ordinateurs. Dans une tête de lecture du disque dur, vous avez une structure multicouche, cette espèceespèce de mille-feuilles. Quand cette multicouche voit le champ d'une inscription magnétique, sa résistance varie, le courant électriquecourant électrique change et on peut détecter l'inscription. A cause de la sensibilité due à la magnétorésistance géante, il est possible de détecter des champs magnétiques plus petits, donc des inscriptions magnétiques plus petites et ainsi d'en enregistrer un plus grand nombre sur le même disque dur. Cette sensibilité accrue a conduit entre 1997 et aujourd'hui à une augmentation de la densité d'informations stockées dans un disque dur par un facteur voisin de 200.

Cette augmentation signifie d'abord une capacité de stockage bien plus importante dans des outils du quotidien... Vous pouvez avoir des disques dur d'ordinateurs à 400 gigaoctets. D'autre part, sur des disques de très petite taille, on a pu mettre beaucoup d'informations, d'où la possibilité d'utiliser ces disques durs dans  l'électronique nomade (baladeurs, téléphones portables, et même certains appareils photos).

FS : On parle aussi d’application dans le domaine médical. Qu’en est-il ?

Albert Fert : Les capteurscapteurs magnétiques ont été utilisés rapidement en médecine, par exemple pour l'analyse de certaines moléculesmolécules, comme les antigènesantigènes. On peut « décorer » les antigènes avec des petites particules magnétiques et ensuite les détecter par l'effet de magnétorésistance géante, ce qui permet d'avoir une grande sensibilité. On peut avoir des capteurs extrêmement petits - qui peuvent détecter une ou deux molécules - et on peut multiplier le nombre de capteurs pour une série d'analyses en parallèle.

FS : En recherche, quelles sont les avancées les plus prometteuses pour faire progresser la spintronique ?

Albert Fert : Notre technologie aura, je l'espère, un impact important sur les mémoires magnétiques, magnetic random access memoryrandom access memory, les MRam. On connaît aujourd'hui les Ram, mémoires à semi-conducteurssemi-conducteurs, mais il y aura - il y a déjà sur le marché - des MRam basés sur des effets de spintronique. Par ailleurs, il existe d'autres directions de recherche, comme  l'électronique moléculaire qui utilise non plus les semi-conducteurs mais les molécules organiques. Dans le collimateur des physiciensphysiciens, il y a aussi l'objectif de l'ordinateur quantiqueordinateur quantique, un ordinateur qui ne combinera plus seulement des informations binairesbinaires - 0 et 1 - mais aussi ce qu'on appelle un qubitqubit, un bit quantique. Ses possibilité de calcul seront nettement supérieures à celles des ordinateurs actuels.

Albert Fert n’en est pas à sa première récompense. En 2003, il recevait la Médaille d’or du CNRS. On le voit ici, le 8 janvier 2004, lors de la cérémonie de remise de son prix, entouré, à sa droite, de Claudie Haigneré, alors Ministre déléguée à la recherche et aux nouvelles technologies et, à sa gauche, de Gérard Mégie, président du CNRS (décédé en juin 2004) et Bernard Larrouturou, alors directeur Général du CNRS.
© Xavier Pierre/CNRS

FS : Vous œuvrez pour la recherche fondamentale, avec le CNRS, mais aussi pour un laboratoire privé, chez Thalès. Comment avez-vous concilié la recherche fondamentale avec la recherche appliquée ?

Albert Fert : Quand j'étais à l'université Paris-Sud, nous avons créé avec un collègue de Thomson, Alain Friedrich, un laboratoire commun financé par le CNRS et par la compagnie Thalès. Associé à l'université Paris-Sud, il était une interface entre les deux mondes, universitaire et industriel. Alain Friedrich était mon premier doctorant. Il a fait une carrière chez Thomson. Quant à moi, j'ai continué à Paris-Sud. Nous nous sommes rencontrés dans un congrès à San Diego et nous avons commencé à discuter. J'ai parlé de certaines idées que j'avais dans le domaine des multicouches magnétiques. Lui, dans son laboratoire, maîtrisait les nouvelles technologies de dépôt des couches ultraminces. Nous avons établi un projet de collaboration qui, en combinant la physique étudiée dans les laboratoires universitaires et la technologie des laboratoires privés, a conduit à la découverte de la magnétorésistance géante.

FS : Vous êtes Prix Nobel français, dans la lignée de Georges CharpakGeorges Charpak et Pierre-Gilles de Gennes. Comment expliquez-vous ce savoir-faire propre à l'école française de physique ?

Albert Fert : L'école française de physique a des qualités. Dans mon cas, j'ai profité de la qualité de ce qu'on appelle l'école de Jacques Friedel, professeur à Orsay, qui a formé un grand nombre de physiciens dans le domaine de la matièrematière condensée.

FS : Un savoir-faire combinant théorie et expérience, dans la lignée de l’école Friedel ?

Albert Fert : Oui. C'était une caractéristique de cette école dont j'ai profité. Je suis un expérimentateur mais certains de mes articles les plus cités sont aussi théoriques.

FS : Quels ont été vos premiers sentiments lorsque avez reçu le Prix ?

Albert Fert : Cela m'a coupé le souffle. Cela a été  très émouvant. En pensée, j'ai revu toute ma carrière, mes débuts intimidés et hésitants dans le grand monde de la science. Et puis j'ai vu toutes les tâches qui m'attendent dans les mois et années qui viennent.