1988, Albert Fert et Peter Grïnberg découvrent à Orsay le phénomène de magnétorésistance géante, grâce au subtil alliage de la physique du spin avec les nanotechnologies ; une découverte qui leur vaut le prix Nobel de physique 2007. Peu après en 1995, Bernard Diény, chercheur au CEA-Irig, leur emboîte les pas en réalisant les premières vannes de spin. Dès les années 2000, ces composants sont utilisés dans les têtes de lecture des disques durs des ordinateurs.
Pour cause, la spintronique offre aux composants électroniques des gains énergétiques considérables ainsi que des dynamiques ultra-rapide, de l'ordre de la nanoseconde voire de la femtoseconde. Ces prouesses font d'elle une solution disruptive pour répondre à l'enjeu d'un numérique plus frugale, agile et durable ; et cela, dans trois principales applications.
Les disques-durs magnétiques / Les têtes de lecture des disques durs sont le premier domaine applicatif de la spintronique, à partir de la moitié des années 1990. Depuis, elles ont gagné 8 ordres de grandeur en densité surfacique pour l'enregistrement magnétique, ce qui en fait une application de choix pour faire face aux besoins exponentiels des data center pour le stockage des données. En 2022, ce sont 50 zettabytes (50 milliards de terabit) de données qui furent en générées dans le monde, alors que leur volume ne représentait que 4 zetabit 10 ans auparavant.
Les capteurs magnétiques / Ils permettent différentes fonctionnalités comme la détection à la fois linéaire et en rotation des positions, la mesure de courant électrique sans contact avec les composants ou encore l'inspection de surfaces par mesure des champs magnétiques. On les retrouve ainsi dans les boussoles électroniques, les dispositifs d'imagerie magnétique et ceux du diagnostic biomédical.
Les mémoires M-RAM / Elles présentent de nombreux atouts ce qui intéressent les industriels : non-volatilité (c'est-à-dire qu'elles ne nécessitent pas d'être alimentées pour conserver les données) ; résistance aux températures (de -40°C à 150°C) et aux radiations ionisantes ; faibles temps d'accès ; consommation réduite. On les trouve dans de nombreux produits : microcontrôleurs pour l'automobile ; satellites et contrôleurs de vol pour le spatial et l'avionique ; systèmes de stockage de données ; électronique portable et grand public ; réseaux de capteurs pour l'internet des objets.
Des marchés internationaux en forte expansion / En moins de vingt ans, les dispositifs spintroniques ont pénétré massivement les secteurs de l'énergie et du numérique dont certains des composants connaissent des marchés en forte hausse principalement aux Etats-Unis, au Japon et en Corée ainsi qu'en Europe. Par exemple, le marché mondial des moteurs électriques représentait 163 milliards de dollars en 2020 avec des estimations à plus de 320 milliards en 2030. De même, celui des mémoires MRAM était de 56 milliards de dollars en 2020 et a atteint 223 milliards en 2023 avec une projection de 1000 milliards dès 2026. Quant au biomédical, le marché de l'imagerie magnétique grâce aux capteurs devrait également croître, en partant de 6, 5 milliards de dollars en 2020.
Bien qu'il n'existe pas encore de grands groupes industriels de la spintronique en Europe, de nombreuses start-up sont toutefois en plein essor. Parmi elles, celles du laboratoire Spintec à l'irig : Crocus Tehcnology, Evaderis, Hprobe, Antaios et Allegro Microsystems.