À gauche :une « surface en spirale » (grise) telle que prédite par des études théoriques. L'anneau rouge montre une coupe dans un plan bidimensionnel dans l'espace réciproque. A droite :Intensités de diffusion diffuse observées dans le même plan à basse température. Crédit : Droit : S. Gao + O. Zaharko (Paul Scherrer Institut, La Suisse)
Les moments magnétiques ("spins") dans les solides magnétiques sont capables de former les structures les plus diverses. Certains d'entre eux ne présentent pas seulement un intérêt d'un point de vue scientifique, mais aussi d'un point de vue technique :les processeurs et supports de stockage utilisant ces minuscules structures pourraient un jour conduire à une miniaturisation encore plus poussée des équipements informatiques et améliorer considérablement leur efficacité énergétique.
Une équipe de chercheurs suisses, Allemagne, La Moldavie et la France ont maintenant prouvé l'existence d'une nouvelle structure magnétique en forme de spirale :ils ont trouvé des indications d'une structure dite "spirale de spin-liquide" dans des monocristaux de manganèse scandium thiospinel (MnSc2S4) à basse température. Les spins voisins fluctuent ici collectivement comme des spirales, mais lorsque des distances spatiales sont impliquées, ils ne prennent pas de commande en particulier, tout comme les molécules d'eau ne formeront des structures qu'avec des molécules voisines.
Des structures "spirale spin-liquide" étaient déjà prédites en 2007. "Une caractéristique de ce type de système est ce qu'on appelle la "surface en spirale" - une surface continue de vecteurs de propagation en spirale dans l'espace réciproque", a expliqué le Dr Yixi Su, scientifique des instruments au spectromètre à temps de vol des neutrons à diffusion diffuse (DNS), un instrument du Jülich Center for Neutron Science (JCNS) à sa station externe au Heinz Maier-Leibnitz Zentrum. C'est exactement ce schéma qui pourrait maintenant être vérifié avec l'utilisation de la diffusion diffuse polarisée de neutrons à l'instrument DNS.
Prouver cela n'a pas été facile; Yixi Su décrit les défis que les chercheurs ont dû surmonter. "Pour les expériences, nous avions besoin d'échantillons de matériaux exempts de défauts et exactement stoechiométriques. Ceux-ci sont très difficiles à produire en grande quantité. À la fin, nous avons dû nous contenter d'environ 30 milligrammes de cristaux. En tant que mesures avec un taux de comptage élevé, des analyses de faible bruit de fond et de polarisation sont possibles au DNS, même cette petite quantité de matériau d'échantillon était suffisante pour établir une preuve directe de la surface en spirale"
