Deux exemples de déformation imagée et de configurations de magnétisation résultantes. A gauche :Images de l'onde de contrainte autour du carré magnétique. Les ondes traversent le centre du carré magnétique (blanc, taille latérale de 2 m) et en fonction du moment, le carré est imagé à l'état non contraint (en haut) et à l'état tendu (en bas). Des images expérimentales correspondantes avec contraste magnétique montrant les domaines magnétiques dans le carré sont également présentées. A droite :Schémas de domaines magnétiques dans un carré magnétique à faible déformation (en haut, les flèches indiquent les directions magnétiques et le contraste de couleur grise) et la configuration du domaine magnétique avec la déformation (en bas), favorisant l'aimantation horizontale (domaines noir et blanc). Crédit :Michael Foerster, ALBA
Grâce à l'imagerie dynamique avancée, les chercheurs ont pu visualiser les ondes de déformation (sonores) dans les cristaux et mesuré l'effet sur les éléments nanomagnétiques. Cela offre une nouvelle manipulation d'aimantation à faible puissance pour des applications de mémoire ou de logique et la méthodologie offre une nouvelle approche pour analyser les contraintes dynamiques dans d'autres domaines de recherche :nanoparticules, réactions chimiques, cristallographie, etc.
La maîtrise des propriétés magnétiques des matériaux est fondamentale pour développer la mémoire, dispositifs de calcul et de communication à l'échelle nanométrique. Comme le stockage et le traitement des données évoluent rapidement, les chercheurs testent différentes nouvelles méthodes pour modifier les propriétés magnétiques des matériaux. Une approche repose sur la déformation élastique (déformation) du matériau magnétique pour régler ses propriétés magnétiques, qui peut être obtenu par des champs électriques. Ce domaine scientifique a suscité beaucoup d'intérêt en raison de son potentiel pour écrire de petits éléments magnétiques avec un champ électrique de faible puissance plutôt que des champs magnétiques qui nécessitent des courants de charge de forte puissance. Cependant, jusqu'à présent, les études ont été principalement réalisées à des échelles de temps très lentes (de la seconde à la milliseconde).
Une façon de produire des changements de contrainte rapides (c'est-à-dire à l'échelle subnanoseconde) et, Donc, induire des changements de magnétisation est en utilisant des ondes acoustiques de surface (SAW), qui sont des ondes de déformation (de déformation). Maintenant, imaginez une tige de fer martelée d'un côté. Lorsque la tige est touchée, une onde sonore propage la déformation le long de celle-ci. De la même manière, une onde acoustique de surface propage une déformation, mais seulement dans la couche superficielle, de la même manière que les vagues dans l'océan. Dans certains matériaux (piézoélectriques), qui se dilatent ou se contractent lors de l'application d'une tension, Les SAW peuvent être générés par des champs électriques oscillants.
En collaboration avec des groupes d'Espagne, Suisse et Berlin, le groupe de M. Kläui à JGU a utilisé une nouvelle technique expérimentale pour imager quantitativement ces SAW et démontrer qu'ils peuvent être utilisés pour commuter l'aimantation dans des éléments magnétiques à l'échelle nanométrique (les « surfeurs ») au-dessus du cristal. Les résultats ont montré que les carrés magnétiques modifiaient leurs propriétés sous l'effet des SAW, croissance ou rétrécissement des domaines magnétiques en fonction de la phase du SAW. De façon intéressante, la déformation ne s'est pas produite instantanément et le retard observé (voir Figure 1) a pu être modélisé. Comprendre comment les propriétés magnétiques peuvent être modifiées sur une échelle de temps rapide est essentiel pour concevoir des dispositifs magnétiques de faible puissance à l'avenir.
"Pour les mesures très complexes, une coopération internationale étroite avec des groupes leaders et un solide réseau d'Alumni sont un atout stratégique. Nous nous sommes associés à un groupe de la source de rayonnement synchrotron ALBA en Espagne où un ancien doctorant de notre groupe travaille et dirige ce projet. Le travail a également été réalisé en collaboration avec un doctorant de la MAINZ Graduate School of Excellence et c'est formidable de voir que nos étudiants et anciens élèves ont autant de succès." a souligné le professeur Mathias Kläui de l'Institut de physique JGU, qui est également directeur de MAINZ.
La création de la MAINZ Graduate School a été accordée dans le cadre de l'Initiative d'excellence des gouvernements fédéral et des États allemands pour promouvoir la science et la recherche dans les universités allemandes en 2007 et son financement a été prolongé au deuxième tour en 2012. Il se compose de groupes de travail de l'Université Johannes Gutenberg. Mayence, TU Kaiserslautern, et l'Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères à Mayence. L'un de ses domaines de recherche prioritaires est la spintronique, où la coopération avec des partenaires internationaux de premier plan joue un rôle important.
