Le magnétisme et la magnétorésistance sont des phénomènes physiques qui ont suscité l’intérêt des scientifiques depuis des siècles. Le premier est défini comme la capacité d’un matériau à s’aimanter en présence d’un champ magnétique, tandis que la magnétorésistance correspond à la variation de la résistance électrique d’un matériau en fonction du champ magnétique qui lui est appliqué. Ces deux concepts ont des applications très variées, allant des capteurs aux technologies de stockage de données.
L’aimantation est la propriété fondamentale du magnétisme. Elle correspond à l’alignement des moments magnétiques des atomes dans un matériau, qui lui confère ses propriétés magnétiques. Les matériaux peuvent être classés selon leur aimantation en trois catégories : ferromagnétique, paramagnétique et diamagnétique. Les matériaux ferromagnétiques, tels que le fer ou le nickel, peuvent être aimantés de manière permanente et ont une forte rémanence, c’est-à-dire qu’ils conservent leur aimantation même en l’absence de champ magnétique. Les matériaux paramagnétiques, comme l’aluminium ou le platine, ont une aimantation plus faible et perdent leur aimantation en l’absence de champ magnétique. Enfin, les matériaux diamagnétiques, tels que le cuivre ou l’or, ont une aimantation très faible et s’opposent à tout champ magnétique qui leur est appliqué.
Les propriétés magnétiques des matériaux ont des répercussions sur leur conductivité et leur résistance électrique. En effet, un champ magnétique peut influencer le mouvement des électrons dans un matériau, ce qui entraîne une variation de sa résistance électrique. C’est le principe de la magnétorésistance, qui a été découvert en 1856 par William Thomson (plus connu sous le nom de Lord Kelvin). Depuis cette découverte, de nombreux chercheurs ont étudié ce phénomène et ont développé des matériaux présentant une magnétorésistance plus ou moins importante.
Les matériaux magnétiques à magnétorésistance géante (GMR) ont été particulièrement étudiés ces dernières années. Ils sont composés de deux couches magnétiques séparées par une fine couche non magnétique. Lorsqu’un champ magnétique est appliqué, les moments magnétiques des deux couches s’alignent différemment, ce qui entraîne une variation de la résistance électrique du matériau. Les GMR ont des applications très variées, notamment dans les têtes de lecture des disques durs et dans les capteurs de position et de vitesse.
Les matériaux à magnétorésistance colossale (CMR), quant à eux, ont une résistance électrique qui varie de façon encore plus importante en présence d’un champ magnétique. Ils sont utilisés dans les capteurs de champ magnétique, tels que les boussoles électroniques, ainsi que dans les technologies de stockage de données, comme les cartes magnétiques et les bandes magnétiques.
Outre ses applications dans les capteurs et la technologie de stockage, la magnétorésistance est également utilisée dans les dispositifs de lecture des codes-barres et dans les systèmes de sécurité, tels que les détecteurs de métaux. Elle est également étudiée pour son potentiel dans les domaines de l’électronique et de la spintronique, qui utilisent le spin des électrons plutôt que leur charge.
En résumé, le magnétisme et la magnétorésistance sont des phénomènes physiques qui ont des applications très diverses et sont étudiés de près par les scientifiques. Leurs propriétés magnétiques et leur influence sur la conductivité et la résistance électrique des matériaux sont à la base de nombreuses innovations technologiques, allant des capteurs à la spintronique. Il est donc essentiel de continuer à approfondir notre compréhension de ces phénomènes pour développer de nouvelles applications et améliorer celles existantes.