Publié le 8 avril 2019
Recherche
Agnès Barthélémy

Professeur à l’Université Paris-Sud, Agnès Barthélémy a participé, juste après la découverte de la magnétorésistance géante, aux travaux d’Albert Fert, prix Nobel 2007 de physique, auprès de qui elle travaille toujours aujourd’hui au sein de l’unité mixte de Physique CNRS/Thales à Palaiseau. En 2017, elle a été lauréate du prix Lazare Carnot de l’Académie des sciences pour ses travaux de recherche novateurs en spintronique, la science qui exploite les propriétés quantiques de l’électron, et en oxitronique, l’électronique à base d’oxydes, qu’elle a contribué à développer au sein du laboratoire.

C’est lors de son stage de DEA en magnétisme, dans l’équipe du futur prix Nobel de physique, au sein du Laboratoire de physique des solides (LPS – CNRS/Université Paris-Sud) à Orsay, qu’Agnès Barthélémy a le déclic pour la recherche.  « J’ai eu la chance de rencontrer Albert Fert et ne l’ai plus quitté ! » observe la chercheuse, qui souligne « l’ambiance extraordinaire » qui régnait alors dans le laboratoire. Après sa thèse, soutenue en 1991, elle obtient un poste de maître de conférences à l’Université Paris-Sud et est recrutée au sein du LPS. Elle suit ensuite Albert Fert dans l’unité mixte de physique CNRS/Thales lors de sa création en 1995. Plus qu’une équipe, c’est une « famille » de recherche qu’intègre Agnès Barthélémy.

Une découverte majeure

A la fin des années 80, on fabrique des multicouches magnétiques, matériaux artificiels constitués par l’empilement de couches magnétiques de fer ultraminces séparées par des couches de métaux non-magnétiques, tels que le chrome. « Le groupe d’Albert Fert a observé que lorsqu’on applique un champ magnétique à cette hétérostructure, sa résistance varie très fortement. C’est ce qu’on appelle la magnétorésistance géante (en anglais, Giant Magnetoresistance ou GMR) », explique la chercheuse. Cette découverte majeure lance le domaine de la spintronique, dont une des applications est la réalisation de têtes de lecture ultrasensibles pour les disques durs des ordinateurs. C’est au sein de cette thématique naissante qu’Agnès Barthélémy effectue ses premières recherches.

Stocker toujours plus d’information

Dans les disques durs, l’information binaire est stockée grâce à la direction de l’aimantation de petits domaines (les bits) inscrits dans un film magnétique. Elle est lue en utilisant une tête de lecture qui détecte le champ magnétique émanant de ces petits domaines.  « Nous avons besoin de détecteurs de plus en plus sensibles pour lire des bits d’information de plus en plus petits : les têtes de lectures basées sur la GMR détectent ainsi de très faibles champs magnétiques et réduisent considérablement la taille des bits. Ça a permis une envolée exponentielle de la densité de de stockage ! », expose Agnès Barthélémy.

Diminuer la consommation d’énergie

 « Aujourd’hui, l’idée est de diminuer la consommation en énergie et de proposer des solutions alternatives pour le stockage, la lecture et la propagation de l’information. Nous étudions le potentiel de différentes hétérostructures à base d’oxydes, aux propriétés diverses, pour concevoir des composants multifonctionnels. Par exemple, grâce aux jonctions tunnel à barrière ferroélectrique, il est possible de réduire considérablement l’énergie nécessaire à l’écriture de l’information. Nous étudions également le potentiel de gaz bidimensionnels qui apparaissent aux interfaces d’oxydes pour le transport de l’information sous forme de courant de spin et non plus de courant de charge. Ces phénomènes de conversion font d’ailleurs partie du projet ANR OISO que pilote la chercheuse, parmi d’autres sujets liés à l’oxitronique. Car la collaboration, au sein de l’unité mixte de physique CNRS/Thales, avec l’industriel Thales est « vectrice de nouvelles applications et d’interactions avec des experts de domaines différents, tout en conservant une grande liberté. »

Un parcours saclaysien

 « Je crois que, de nos jours, il est plus difficile pour les jeunes de s’engager dans la carrière d’enseignent-chercheur, le dépôt de projets et les tâches administratives prenant de plus en plus de temps », continue Agnès Barthélémy, qui a effectué quasiment tout son parcours sur le plateau de Saclay. Elle remarque d’ailleurs que la coopération avec des chercheurs issus de cet écosystème se fait de longue date. « Aujourd’hui, le regroupement d’entreprises, d’universités et de grandes écoles devrait conférer au plateau une forte attractivité et générer de nouvelles collaborations, notamment via les outils efficaces qui ont été mis en place, tels que les LabEx », souligne la chercheuse.

 

Sophie Dotaro.