Spintronics: Fundamentals and applications

Spintronics, or spin electronics, involves the study of active control and manipulation of spin degrees of freedom in solid-state systems. This article reviews the current status of this subject, including both recent advances and well-established results. The primary focus is on the basic physical principles underlying the generation of carrier spin polarization, spin dynamics, and spin-polarized transport in semiconductors and metals. Spin transport differs from charge transport in that spin is a nonconserved quantity in solids due to spin-orbit and hyperfine coupling. The authors discuss in detail spin decoherence mechanisms in metals and semiconductors. Various theories of spin injection and spin-polarized transport are applied to hybrid structures relevant to spin-based devices and fundamental studies of materials properties. Experimental work is reviewed with the emphasis on projected applications, in which external electric and magnetic fields and illumination by light will be used to control spin and charge dynamics to create new functionalities not feasible or ineffective with conventional electronics.Comment: invited review, 36 figures, 900+ references; minor stylistic changes from the published versio

Etude de la réplication de l'ADN chez l'archaea halophile Haloferax volcanii.

J'ai étudié, durant mon travail de thèse, la réplication de l'ADN chez l'archaea halophile Haloferax volcanii. Le premier objectif de ma thèse était de mettre en place l'utilisation des outils génétiques disponibles chez H. volcanii, dont la méthode de délétion de gène par intégration/excision de plasmide (pop-in/pop-out), pour un usage routinier au laboratoire. L'annotation partielle des gènes impliqués dans les mécanismes de réplication et réparation de l'ADN a permis d'identifier 16 protéines Initiator Cdc6/Orc1 putatives. L'utilisation des outils génétiques, combinée à une analyse des biais de représentation des nucléotides, nous ont permis d'identifier cinq origines de réplication. Le chromosome majeur possède au moins deux origines de réplication tandis qu'une autre est retrouvée sur les deux épisomes pHV1 et pHV4. L'activité in vivo de ces origines a pu être confirmée par cartographie des sites d'initiation de la réplication (RIP mapping) et par gel bidimensionnels d'ADN. L'étude des peptides interagissant avec PCNA nous a permis d'identifier que RnaseH interagit avec PCNA pour former un complexe inactif. Nos analyses génétiques chez H. volcanii ont permis d'illustrer l'implication dans les processus de réparation de l'ADN des protéines Fen1 et de manière surprenante de RNAseH I et RnaseHII. Ces analyses ont montré que Fen1 intervient aussi dans la réplication de l'ADN. J'ai pu confirmer que les fragments d'Okazaki font moins de 200 bases et portent une amorce ARN synthétisée par la primase de type eucaryote PriS/L qui est essentielle chez H. volcanii. En revanche, la primase de type bactérienne putative DnaG peut être inactivée, mais son rôle reste à caractériser. Mes travaux ont démontré qu'avec ses multiples réplicons et des outils génétiques efficaces permettant la caractérisation des gènes, H. volcanii est un modèle novateur et pertinent pour l'étude de la réplication de l'ADN chez les archaea.During my doctoral work, I have studied DNA replication in the halophilic archaeon Haloferax volcanii. The first aim of this study was to establish the use of available genetic tools for H. volcanii, including the pop-in/pop-out gene deletion system, for routine work at the laboratory. A partial annotation of the genes implicated in DNA replication and repair allowed the identification of 16 putative Initiator Cdc6/Orc1. The use of genetics combined with nucleotide skews analyses allowed the identification of five replication origins. The main chromosome carries at least two replication origins whereas another origin is used to replicate both pHV1 and pHV4. The in vivo activity of these origins could be confirmed by replication initiation point mapping and DNA two-dimensional gels. The study of PCNA interacting peptides revealed that archaeal RNAseH interacts with PCNA to form an inactive complex. Genetic analyses with H. volcanii revealed the implication in DNA repair of Fen1 and surprisingly RnaseHI and RnaseHII. These studies also showed that Fen1 is required for DNA replication. I confirmed that H. volcanii Okazaki fragments are less than 200 bases long and carry an RNA primer synthesized by the essential PriS/L eukaryotic-like primase. On the other hand, the putative bacterial-like primase DnaG can be deleted and its role remains to be characterized. My studies have demonstrated that with its multi-replicon structure and efficient genetic tools for gene characterization, H. volcanii is a novel and pertinent model for the study of archaeal DNA replication.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF