Résumé :
Une équipe de recherche du Laboratoire national d'Oak Ridge (ORNL) du Département américain de l'énergie a annoncé avoir découvert une nouvelle façon de contrôler le magnétisme sans modifier la composition chimique du matériau. Des recherches ont montré qu'en appliquant seulement une légère contrainte mécanique, il est possible de modifier la structure magnétique à l'intérieur de certains matériaux cristallins et d'affecter davantage leurs propriétés de transport d'électrons. Cette découverte devrait ouvrir de nouvelles voies technologiques pour le développement de dispositifs spintroniques de nouvelle génération.
Les chercheurs se sont concentrés sur un nouveau type de matériau magnétique appelé « aimants alternatifs ». Ce type de matériau est devenu une direction importante dans la recherche d'appareils électroniques avancés ces dernières années en raison de ses propriétés magnétiques et de ses caractéristiques électroniques uniques. L'équipe de recherche a utilisé des faisceaux de neutrons pour observer des matériaux à l'échelle atomique et a découvert que les contraintes mécaniques peuvent réajuster la structure de l'ordre magnétique dans le matériau et modifier la réponse électrique liée au transport des électrons.
Les résultats de recherche pertinents ont été publiés dans deux revues universitaires, "Physical Review X" et "Advanced Materials". Les résultats suggèrent que l'application physique d'une contrainte aux matériaux pourrait constituer une nouvelle façon de contrôler le magnétisme à l'avenir, sans qu'il soit nécessaire de dorer ou de modifier la composition chimique du matériau pour ajuster ses propriétés.
Au cours de l'expérience, les chercheurs ont pris en sandwich de minuscules cristaux de tellurure de manganèse et de sulfure de fer entre deux plaques de titane et ont appliqué une pression mécanique. Ils ont ensuite utilisé le faisceau de neutrons produit par la source de neutrons de spallation du laboratoire national d'Oak Ridge pour mener des expériences de diffraction de neutrons afin d'étudier l'effet de la contrainte sur la structure du domaine magnétique interne du matériau.
Les résultats expérimentaux montrent qu'une légère compression modifie les proportions relatives occupées par différents domaines magnétiques. Les domaines magnétiques sont des zones avec différentes directions d'ordre magnétique au sein du matériau, et les changements dans leur distribution affecteront directement les performances magnétiques globales du matériau. Dans le même temps, l’équipe de recherche a également observé des changements dans l’effet Hall anormal. Ce phénomène électrique produit une tension perpendiculaire à la direction du courant et ses modifications illustrent un lien direct entre l'ajustement de la structure magnétique et le comportement du transport des électrons. Dai Pengcheng, professeur à l'Université Rice et ancien scientifique neutronique au Laboratoire national d'Oak Ridge, a déclaré qu'en contrôlant la structure du domaine magnétique, les chercheurs peuvent affecter directement les propriétés de transport d'électrons du matériau, ce qui crée de nouvelles possibilités pour explorer l'application de matériaux associés dans le domaine de la spintronique.
Les aimants alternatifs ont beaucoup attiré l'attention car leurs propriétés magnétiques particulières combinent certains des avantages des ferromagnétiques et des antiferromagnétiques traditionnels. La technologie spintronique espère utiliser non seulement les informations de charge transportées par les électrons, mais également le spin des électrons pour accomplir des tâches de stockage et de traitement de l'information. Cette méthode devrait permettre d'atteindre un mode de traitement de l'information à une vitesse plus élevée et à une consommation d'énergie inférieure à celle de la technologie électronique traditionnelle.
L'équipe de recherche a souligné que cette découverte établissait un lien direct entre la contrainte mécanique, la structure du domaine magnétique et le comportement de transport des électrons, prouvant que les propriétés magnétiques et électriques des matériaux peuvent être ajustées par une simple déformation physique. Si les technologies pertinentes peuvent être encore améliorées à l’avenir, cela pourrait favoriser le développement de nouvelles mémoires à faible consommation, d’équipements informatiques hautes performances et de dispositifs électroniques de spin avancés.
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