Une expérience en Suède a démontré un contrôle sur un nouveau type de magnétisme, donnant aux scientifiques une nouvelle façon d’explorer un phénomène avec un énorme potentiel pour améliorer l’électronique – du stockage de la mémoire à l’efficacité énergétique.
En utilisant un appareil qui accélère les électrons À des vitesses aveuglantes, une équipe dirigée par des chercheurs de l’Université de Nottingham a douché une tranche ultra-mince de telluride de manganèse avec des radiographies de différentes polarisations, pour révéler des changements à l’échelle nanométrique reflétant l’activité magnétique contrairement à tout ce qui est vu auparavant.
Pour une partie de fer plutôt banale pour se transformer en quelque chose Un peu plus magnétiqueses particules constituantes doivent être organisées afin que leurs électrons non joués s’alignent selon une propriété connue sous le nom de spin.
Comme le rotation d’une balle, cette caractéristique quantique des particules a une poussée angulaire. Contrairement à la rotation d’un objet physique, cette poussée ne vient que dans l’une des deux directions, conventionnellement décrites comme de haut en bas.
Dans les matériaux non magnétiques, ceux-ci viennent comme une paire de haut et un vers le bas, s’annulant. Ce n’est pas le cas dans des matériaux comme le fer, le nickel et le cobalt. Dans ces derniers, les électrons solitaires peuvent unir leurs forces d’une manière plutôt extraordinaire.
L’organisation des tours isolés peut entraîner une force nord-sud exagérée que nous pourrions utiliser pour ramasser des trombones ou coller des dessins pour enfants aux portes du réfrigérateur.
Par le même raisonnement, encourager les électrons non joués à s’arranger de manière à annuler complètement leurs orientations basées sur le spin peut toujours être considérée comme une forme de magnétisme – juste une chose plutôt ennuyeuse qui semble complètement inactive à distance.
Connu comme antiferromagnétismec’est un phénomène qui a été théorisé et bricolé avec pendant une meilleure partie du siècle.
Plus récemment, une troisième configuration de particules dans les matériaux ferromagnétiques a été théorisé.
Dans ce qu’on appelle l’altermagnétisme, les particules sont organisées de manière annulante comme l’antitiferromagnétisme, mais tourné juste assez pour permettre des forces confinées à l’échelle nanométrique – pas assez pour épingler une liste d’épicerie à votre congélateur, mais avec des propriétés discrètes que les ingénieurs sont désireux de manipuler dans le stockage des données ou la canalisation de l’énergie.
« Les altermagnets sont constitués de moments magnétiques qui pointent antiparallèles à leurs voisins, » explique Physicien de l’Université de Nottingham, Peter Wadley.
« Cependant, chaque partie du cristal hébergeant ces minuscules moments est tournée par rapport à ses voisins. C’est comme l’antitiferromagnétisme avec une torsion! Mais cette différence subtile a d’énormes ramifications. »
Les expériences ont Depuis confirmé l’existence de ce magnétisme «alter» entre les deux. Cependant, aucun n’avait démontré directement qu’il était possible de manipuler ses minuscules tourbillons magnétiques d’une manière qui pourrait s’avérer utile.
Wadley et ses collègues ont démontré qu’une feuille de manganèse Telluride seulement quelques nanomètres d’épaisseur pouvait être déformée d’une manière qui a intentionnellement créé des tourbillons magnétiques distincts à la surface de la tranche.
En utilisant le synchrotron producteur de rayons X au Laboratoire Max IV En Suède pour imaginer le matériau, ils ont non seulement produit une visualisation claire de l’altermagnétisme en action, mais ont montré comment il peut être manipulé.
« Notre travail expérimental a fourni un pont entre les concepts théoriques et la réalisation réelle, ce qui, espérons-le, éclaire un chemin vers le développement de matériaux altermagnétiques pour des applications pratiques », » dit Le physicien de l’Université de Nottingham, Oliver Amin, qui a dirigé la recherche avec le doctorant Alfred Dal Din.
Ces applications pratiques sont toutes théoriques pour l’instant, mais ont un énorme potentiel à travers les domaines de l’électronique et de l’informatique comme une sorte de système de mémoire basé sur le spin, ou servant de tremplin pour apprendre comment les courants peuvent se déplacer dans des supraconducteurs à haute température.
« Être parmi les premiers à voir l’effet et les propriétés de cette nouvelle classe prometteuse de matériaux magnétiques pendant mon doctorat a été un privilège extrêmement gratifiant et difficile », » dit Dal Din.
Cette recherche a été publiée dans Nature.
