Diagrammes de diffusion SANS obtenus pour un champ magnétique de 0,20 T [(a) et (b)] appliqué parallèlement au vecteur d'onde du faisceau de neutrons k ⃗_i et perpendiculairement à celui-ci. Le panneau (c) montre la fonction de diffusion intermédiaire I(Q=τ), avec τ=2π/l et l le pas de l'hélice, à un champ magnétique de 0,24 T illustrant le changement brusque, à moins de 0,2 K, associé à la transition du premier ordre. Crédit :C. Pappas et al. Phys. Rév. Lett . 119, 047203 (2017)
Le magnétisme chiral retient beaucoup l'attention depuis l'observation des réseaux chiraux de skyrmions dans le système de référence MnSi. Ces skyrmions chiraux ont des dimensions significativement plus grandes que la constante de réseau, sont topologiquement protégés, et peut avoir des applications en spintronique et de nouveaux dispositifs pour le stockage d'informations. Dans des systèmes comme MnSi, le comportement non trivial résulte d'un effet relativiste, l'interaction Dzyaloshinsky-Moriya (DM), qui tord les moments magnétiques les uns par rapport aux autres.
Cette interaction devient perceptible en l'absence de centre de symétrie de la structure cristallographique et elle est généralement faible. Néanmoins, il induit un comportement qualitativement différent qui ne se limite pas aux corrélations du réseau skyrmion. C'est l'un des résultats des travaux récemment publiés dans Lettres d'examen physique impliquant des chercheurs de l'Institut Laue Langevin en France, ISIS au Royaume-Uni, Ames Lab aux États-Unis et Université de technologie de Delft. En combinant la diffusion de neutrons aux petits angles (SANS) et la spectroscopie d'écho de spin neutronique (NSE) haute résolution, comme le montre la figure, l'équipe a surveillé l'influence d'un champ magnétique sur les corrélations magnétiques chirales à la fois dans l'espace et dans le temps. Les mesures SANS ont été effectuées sur l'instrument LARMOR nouvellement mis en service, qui est une coentreprise UK-NL soutenue par une subvention NWO-Groot de la Dutch Science Foundation.
Les résultats révèlent que le tordu, hélicoïdal conique ou skyrmionique, l'ordre magnétique à longue distance (dis) apparaît brusquement avec l'augmentation de la température, comme transition de phase du premier ordre, également sous champs magnétiques. L'origine de ce changement brutal n'est pas claire et ne peut pas être uniquement attribuée aux corrélations fluctuantes chirales précurseurs, comme on l'avait supposé jusqu'à présent. En effet, ces corrélations fluctuantes ne s'accumulent qu'à de faibles champs magnétiques et leur suppression progressive par des champs magnétiques devrait induire un point tricritique, dont les résultats de diffusion des neutrons publiés dans Lettres d'examen physique montrer aucune preuve. Dans cette lumière, les découvertes expérimentales récemment publiées remettent en question les approches établies du magnétisme chiral et appellent à des travaux théoriques supplémentaires pour comprendre ses subtilités, y compris les effets négligés jusqu'à présent, telles que les interactions magnétiques anisotropes.