New third class of magnetism could transform digital memory: Experiment bridges theory and real-life realization
Une nouvelle troisième classe de magnétisme pourrait transformer la mémoire numérique : une expérience relie la théorie à la réalisation dans la vie réelle
par l'Université de Nottingham
Cartographie d'une paire de vortex altermagnétiques dans le MnTe. Les six couleurs, avec des flèches superposées, montrent la direction de l'ordre altermagnétique au sein du matériau. La taille de la région représentée est de 1 μm2. Crédit : Oliver Amin, Université de Nottingham
Une nouvelle classe de magnétisme appelée altermagnétisme a été imagée pour la première fois dans une nouvelle étude. Les résultats pourraient conduire au développement de nouveaux dispositifs de mémoire magnétique avec le potentiel d'augmenter les vitesses de fonctionnement jusqu'à mille fois.
L'altermagnétisme est une forme distincte d'ordre magnétique où les minuscules blocs de construction magnétiques constitutifs s'alignent de manière antiparallèle à leurs voisins, mais la structure qui héberge chacun d'eux est tournée par rapport à ses voisins.
Des scientifiques de l'École de physique et d'astronomie de l'Université de Nottingham ont montré que cette nouvelle troisième classe de magnétisme existe et peut être contrôlée dans des dispositifs microscopiques. Les résultats ont été publiés dans Nature.
Le professeur Peter Wadley, qui a dirigé la recherche, explique : « Les altermagnétiques sont constitués de moments magnétiques qui pointent de manière antiparallèle à leurs voisins. Cependant, chaque partie du cristal qui héberge ces minuscules moments est tournée par rapport à ses voisins. C'est comme l'antiferromagnétisme avec une torsion. Mais cette différence subtile a d'énormes ramifications. »
Les matériaux magnétiques sont utilisés dans la majorité des mémoires informatiques à long terme et dans la dernière génération d'appareils microélectroniques. Il s'agit non seulement d'une industrie massive et vitale, mais aussi d'une source importante d'émissions de carbone à l'échelle mondiale. Le remplacement des composants clés par des matériaux altermagnétiques entraînerait d'énormes augmentations de vitesse et d'efficacité tout en ayant le potentiel de réduire massivement notre dépendance aux éléments lourds rares et toxiques nécessaires à la technologie ferromagnétique conventionnelle.
Les altermagnétiques combinent les propriétés favorables des ferromagnétiques et des antiferromagnétiques en un seul matériau. Ils ont le potentiel d'entraîner une augmentation de mille fois de la vitesse des composants microélectroniques et de la mémoire numérique tout en étant plus robustes et plus économes en énergie.
Le chercheur principal, Oliver Amin, a dirigé l'expérience et est co-auteur de l'étude. Il a déclaré : « Notre travail expérimental a jeté un pont entre les concepts théoriques et la réalisation dans la vie réelle, ce qui, espérons-le, ouvre la voie au développement de matériaux altermagnétiques pour des applications pratiques. »
La nouvelle étude expérimentale a été réalisée dans l'installation internationale MAX IV en Suède. L'installation, qui ressemble à un beignet métallique géant, est un accélérateur d'électrons, appelé synchrotron, qui produit des rayons X.
Les rayons X sont projetés sur le matériau magnétique et les électrons émis par la surface sont détectés à l'aide d'un microscope spécial. Cela permet de produire une image du magnétisme dans le matériau avec une résolution de petites caractéristiques jusqu'à l'échelle nanométrique.
Alfred Dal Din, étudiant au doctorat, explore les altermagnétiques depuis deux ans. Il s'agit d'une autre avancée qu'il a constatée au cours de son projet. Il commente : « Être parmi les premiers à voir l'effet et les propriétés de cette nouvelle classe prometteuse de matériaux magnétiques au cours de mon doctorat a été un privilège extrêmement gratifiant et stimulant.
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COMMENTAIRES
Suis je naïf ??? Je croyais qu apprès la découverte d un de mes anciens collègues CEA tout était dit sur les phénomènes magnétiques !!!
En 1932, Louis Néel décrit le phénomène d'antiferromagnétisme, où les moments magnétiques voisins d'un matériau sont orientés en sens opposé. En 1947, il décrit également le phénomène de ferrimagnétisme, où les moments magnétiques sont alignés en sens opposé mais de grandeurs différentes.
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More information: Oliver Amin, Nanoscale imaging and control of altermagnetism in MnTe, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08234-x. www.nature.com/articles/s41586-024-08234-x
Journal information: Nature
Provided by University of Nottingham
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