La magnétorésistance à effet tunnel à l’honneur

Le prix Yves Rocard de la Société Française de Physique récompense un transfert de technologie réussi entre un laboratoire de recherche et une entreprise. Cette année, il a été décerné à l’équipe originelle de l’Université de Nancy et de SNR Roulements qui a mis au point une génération de capteurs basés sur la magnétorésistance à effet tunnel (TMR) destinés aux roulements instrumentés de 3éme génération.

La Société Française de Physique vient de décerner le Prix Yves Rocard 2010 à l’équipe Patrick Alnot, Michel Hehn, Alain Schuhl de l’Université Henri Poincaré- Nancy 1 et à Christophe Duret et Christophe Nicot de SNR Roulements (Nancy) pour leur invention et le développement technologique d’ « Une nouvelle génération de capteurs magnétiques pour l’ASB de la société SNR ». Le jury a particulièrement apprécié le dynamisme des deux laboratoires de recherche et le partenariat réussi entre l’Université, le CNRS et l’Entreprise. Ce projet innovant est porté par deux équipes de recherche de l’Université Henri Poincaré de Nancy en partenariat avec la société SNR Roulements reconnue pour le succès mondial de l’ASB (« Active Sensor Bearing) mis sur le marché de l’automobile à la fin des années 90. Avec une production de 100 millions d’exemplaires, ce dispositif de 1ère génération basé sur un capteur magnétique à effet Hall permet de mesurer la vitesse de rotation de roues sans contact. Une deuxième génération permet de mesurer également une position, comme l’angle de rotation du volant. Précurseur dans le domaine mécatronique, l’entreprise, pour conserver son avance technologique face à ses concurrents, a développé une nouvelle génération de capteurs magnétiques basés sur la magnétorésistance à effet tunnel (TMR) à travers son projet CAMEL de « CApteur Magnétique à Effet tunneL » financé en partie par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) sous le label du Pôle de Compétitivité « Arve Industries », De tels composants ont une consommation électrique plus faible, une plus grande sensibilité, un meilleur rapport signal sur bruit, une plage en température plus importante s’étendant jusqu’à 150°C.Les inventeurs ont comparé ces capteurs TMR protégés par 2 brevets à des capteurs GMR (Giant MagnetoResistance) disponibles sur le marché (la magnétorésistance géante a été découverte en 1987 par A. Fert et P. Grünberg, qui ont été récompensés par le Prix Nobel en 2007). Parfaite illustration de la spintronique, un capteur TMR est une résistance électrique sensible au champ magnétique, composée de 2 couches magnétiques conductrices séparées par une barrière isolante de quelques nanomètres. Les principes physiques utilisés, totalement innovants, sont du domaine de la physique quantique et des nanotechnologies.

Un peu d’histoire

Tout a débuté en 2000, lorsque Nancy-Université a créé une Equipe de Recherche Technologique (ERT) dédiée à l’étude des nanostructures métalliques, sous la responsabilité du Professeur Patrick Alnot, en lien avec le Laboratoire de Physique des Matériaux et le Laboratoire de Physique des Milieux Ionisés et Applications, deux unités mixtes de recherche aujourd’hui fusionnées au sein de l’Institut Jean Lamour, avec la participation des Professeurs Alain Schuhl et Michel Hehn. Dès sa création, l’ERT « Centre de conception de microsystèmes et microcapteurs magnétiques et acoustiques » a bénéficié du soutien de l’Unité mixte Thales/CNRS dirigée jusqu’en mars 2007 par Alain Friederich) et s’est inscrit dans la lignée des travaux de Albert Fert, membre de l’unité Thales/CNRS et Prix Nobel de Physique 2007. L’objectif était double : explorer de nouveaux champs d’études fondamentales, tout en contribuant à la réalisation de nouvelles applications concrètes.Une collaboration s’est alors engagée avec la société SNR Roulements, précurseur dans le domaine mécatronique, avec ses travaux sur les capteurs, le traitement du signal, et ses applications dans l’automobile. Ce partenariat a pu être mené de manière efficace, dans le cadre d’une Convention Industrielle de Formation par la Recherche (CIFRE), notamment par la thèse rédigée par le chercheur Grégory Malikowski. Avec l’aide de 2 ingénieurs de SNR Roulements, Christophe Nicot, aujourd’hui directeur de Midi Pyrénées Innovation) et Christophe Duret, expert en spintronique, elle a abouti à l’invention de cette nouvelle technologie brevetée par SNR qui sera directement appliqué dans les secteurs de l’automobile, de l’aéronautique et, plus généralement, dans l’industrie.