Jon Gorchon

Spintronique : Jon Gorchon reçoit la médaille de bronze du CNRS 2024

Chargé de recherche CNRS à l’Institut Jean Lamour (IJL, CNRS/Univ. Lorraine), Jon Gorchon manipule l’orientation de l’aimantation de matériaux ferromagnétiques à l’échelle de la picoseconde. Ces réponses incroyablement brèves, pilotées par des sources électriques et optiques, pourraient servir aux composants spintroniques de demain.

À l’interface de l’optique ultrarapide et de la spintronique, Jon Gorchon contrôle l’aimantation des matériaux à des vitesses extrêmes. Ce chargé de recherche CNRS à l’Institut Jean Lamour (IJL, CNRS/Univ.Lorraine) s’est notamment illustré en changeant l’aimantation de matériaux ferromagnétiques à l’aide d’impulsions électriques de seulement six picosecondes (10-¹² s).. Il est également parvenu, cette fois-ci avec une stimulation optique, à commuter l’aimantation d’une couche de cobalt en moins d’une picoseconde.

« Depuis une trentaine d’années, les chercheurs et chercheuses savent que l’on peut manipuler l’aimantation avec autre chose qu’un champ magnétique : c’est ce qui a donné naissance à la spintronique, explique Jon Gorchon. On a ainsi pu créer des mémoires magnétiques contrôlées par des courants électriques, ou encore des capteurs ultrasensibles. Une physique extrêmement riche est apparue derrière ces avancées, mais nous n’arrivions pas à l’explorer au-delà de la nanoseconde. »

Le développement des lasers femtosecondes a permis à des physiciennes et physiciens comme Jon Gorchon de franchir ce cap, et de vérifier si certains principes physiques sont toujours valables à des échelles de temps aussi courtes. Pour y parvenir, Jon Gorchon a dû adapter de nombreux modèles et techniques à cette nouvelle échelle, découvrant par exemple que la dissipation de la chaleur induite par le courant a des effets sur l’aimantation qui peuvent participer sa manipulation.

S’ils sont guidés par la curiosité insatiable de Jon Gorchon, ces travaux gardent une visée applicative à plus long terme. Les matériaux ferromagnétiques qu’il manipule forment en effet les briques de base de la spintronique ultrarapide, qui devront fonctionner aux gammes de fréquences térahertz utilisées dans la 5G et la 6G. Ces régimes ultrarapides sont également plus efficaces sur le plan énergétique, car ils souffrent proportionnellement de moins de pertes. Entré au CNRS en 2017, Jon Gorchon explorent notamment ces pistes dans le cadre de son implication au sein du PEPR (Programmes et Equipements Prioritaire de Recherche) exploratoire SPIN, financé par le plan d’investissement France 2030.