Dans une étude de validation de principe publiée dans Physique de la nature , les chercheurs ont dessiné des carrés magnétiques dans un matériau non magnétique avec un stylo électrifié, puis "lire" ce griffonnage magnétique avec des rayons X.

L'expérience a démontré que les propriétés magnétiques peuvent être créées et annihilées dans un matériau non magnétique avec l'application précise d'un champ électrique - quelque chose que recherchent depuis longtemps les scientifiques à la recherche d'un meilleur moyen de stocker et de récupérer des informations sur les disques durs et autres dispositifs de mémoire magnétique. La recherche a eu lieu au Laboratoire national de l'accélérateur SLAC du ministère de l'Énergie et à l'Institut avancé des sciences et de la technologie de Corée.

"L'important est qu'il soit réversible. Changer la tension du champ électrique appliqué démagnétise à nouveau le matériau, " dit Hendrik Ohldag, un co-auteur de l'article et scientifique à la source lumineuse de rayonnement synchrotron de Stanford (SSRL) du laboratoire, une installation utilisateur du DOE Office of Science.

"Cela signifie que cette technique pourrait être utilisée pour concevoir de nouveaux types de dispositifs de stockage de mémoire avec des couches d'informations supplémentaires qui peuvent être activées et désactivées avec un champ électrique, plutôt que les champs magnétiques utilisés aujourd'hui, " a déclaré Ohldag. " Cela permettrait un contrôle plus ciblé, et serait moins susceptible de provoquer des effets indésirables dans les zones magnétiques environnantes."

« Cette découverte expérimentale est importante pour surmonter les difficultés actuelles des applications de stockage, " a déclaré Jun-Sik Lee, un scientifique du SLAC et l'un des chefs de file de l'expérience. « Nous pouvons maintenant faire une déclaration définitive :cette approche peut être mise en œuvre pour concevoir les futurs périphériques de stockage. »

Aligner les tours

Les propriétés magnétiques d'un matériau sont déterminées par l'orientation des spins des électrons. Dans les matériaux ferromagnétiques, trouvé dans les disques durs, aimants de réfrigérateur et aiguilles de boussole, tous les spins des électrons sont alignés dans la même direction. Ces spins peuvent être manipulés en appliquant un champ magnétique - en les retournant du nord au sud, par exemple, pour stocker des informations sous forme de uns et de zéros.

Les scientifiques ont également essayé différentes manières de créer un « état multiferroïque, " où le magnétisme peut être manipulé avec un champ électrique.

"C'est devenu l'un des Saint Graal de la technologie au cours de la dernière décennie, " Ohldag a dit. " Il y a des études qui ont montré des aspects de cet état multiferroïque auparavant. La nouveauté ici est qu'en concevant un matériau particulier, nous avons réussi à créer et à éliminer le magnétisme de manière contrôlée à l'échelle nanométrique."

Diaphonie entre l'électricité et le magnétisme

Dans cette étude, l'équipe a commencé avec un matériau antiferromagnétique - un matériau qui a de petites taches de magnétisme qui s'annulent, de sorte que dans l'ensemble, il n'agit pas comme un aimant.

Les antiferromagnétiques et les ferromagnétiques ne présentent des propriétés magnétiques qu'en dessous d'une certaine température, et au-dessus de cette température, ils deviennent non magnétiques.

En concevant un matériau antiferromagnétique dopé à l'élément lanthane, les chercheurs ont découvert qu'ils pouvaient ajuster les propriétés du matériau de manière à ce que l'électricité et le magnétisme puissent s'influencer mutuellement à température ambiante. Ils pourraient ensuite inverser les propriétés magnétiques avec un champ électrique.

Pour voir ces changements, ils ont réglé un microscope à rayons X à transmission à balayage au SSRL afin qu'il puisse détecter le spin magnétique des électrons. Les images aux rayons X ont confirmé que l'aimantation s'était produite, et était vraiment réversible.

Prochain, l'équipe de recherche souhaite tester d'autres matériaux, pour voir s'ils peuvent trouver un moyen de rendre l'effet encore plus prononcé.