Albert Fert et les secrets de la magnétorésistance géante

Albert Fert, membre de l’Académie des sciences, a reçu le prix Nobel de physique 2007 pour la découverte du phénomène de magnéto résistance géante, une technologie qui permet aux disques durs des ordinateurs d’être à la fois miniaturisés et plus performants. Entre son enfance à Carcassonne à sa rencontre avec le roi de Suède, en passant par le jazz et le windsurf, Albert Fert nous livre une approche décontractée de la physique !

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Enfance et études :
Albert Fert naît à Carcassonne en 1938. Un an plus tard, son père est fait prisonnier pendant la seconde Guerre mondiale. Il part vivre avec son frère dans la ferme de ses grands-parents dans la région de Toulouse. Préservé des horreurs de la guerre, il alterne pendant six ans entre deux activités : aller à l'école communale et faire paître les chèvres -première responsabilité professionnelle comme il le rappelle avec humour !

De retour d’Allemagne, son père présente sa thèse et devient professeur d’université dans le domaine de la microscopie électronique, une discipline qui expliquera en partie le goût du fils aîné pour la physique !

À 19 ans, il quitte Toulouse pour Paris et étudie à l’Ecole Normale Supérieure. De ces cinq années d’études, il garde en tête une vie intellectuelle riche faite de clubs de jazz, musées, théâtres ; une vie étudiante intéressante au sein même de l’ENS où se côtoient diverses disciplines telles que la philosophie, l’histoire, la littérature et bien sûr, la physique.

En 1962, il part enseigner deux ans à Grenoble. Deux ans plus tard, il revient travailler à Paris, dans la laboratoire de Jacques Friedel, son ancien professeur à l’ENS, et débute parallèlement une thèse sous la direction de Ian Campbell.

Sa thèse de doctorat est une révélation : en testant les prédictions du prix Nobel anglais sir Neville Mott, Albert Fert a pu démontrer scientifiquement que dans un métal ferromagnétique, le spin avait de l’influence sur la mobilité des électrons. Déjà à cette époque, ses expériences anticipaient le concept de la GMR (magnétorésistance géante) et les résultats de sa thèse furent importants pour la spintronique aujourd’hui.

Après sa thèse il laisse de côté ce sujet, les technologies de l’époque ne permettant pas d’aller plus loin. Il y reviendra plus tard dans les années 1980… ce qui lui vaudra le prix Nobel de physique.

Les détails de son Prix Nobel de physique :

C'est en 1988 qu'Albert Fert et Peter Grünberg découvrirent, indépendamment l’un de l’autre, un effet physique tout nouveau – la magnétorésistance géante ou GMR. Des variations magnétiques extrêmement faibles entraînent dans un système GMR de fortes variations de la résistance électrique. C’est un effet très utile pour la lecture des disques durs où l’information mémorisée magnétiquement doit être convertie en courant électrique. Très tôt après la découverte, chercheurs et ingénieurs se mirent donc à la tâche pour exploiter cet effet dans les têtes de lecture. Après le lancement de la première tête basée sur l’effet GMR en 1997, cette technologie fut vite standardisée. Même encore aujourd’hui, les toute nouvelles techniques de lecture dérivent de la GMR.

Sur un disque dur, l’information, par exemple la musique, est stockée sous forme de domaines aimantés dans des directions différentes. Les données mémorisées sont extraites par l’intermédiaire d’une tête de lecture qui balaie le disque et enregistre les variations magnétiques. Plus le disque est compact, plus les domaines doivent être petits et leur aimantation faible. Un disque dur doit donc être lu par une tête d’autant plus sensible qu’on veut y stocker des informations de manière très dense. Une tête de lecture basée sur l’effet GMR est capable de convertir d’infimes variations magnétiques en des variations de résistance électrique, et par là-même en des variations dans le courant envoyé par la tête de lecture. Le courant constitue le signal de détection de la tête de lecture et les différentes puissances de ce courant représentent des uns et des zéros.

Illustration de la GMR dans le disque dur d'un ordinateur

Albert Fert est physicien de la matière condensée. Il exerce à l’Unité Mixte de Physique CNRS/THALES, à Orsay.

En savoir plus :

- Albert Fert, membre de l'Académie des sciences
- Albert Fert sur le Site des Prix Nobel (en anglais)

Écoutez également la retransmission de la séance solennelle de réception des nouveaux membres de l’Académie des sciences en 2004, au cours de laquelle était reçu Albert Fert.