Le dysprosium n'est pas seulement l'élément atomique avec les moments magnétiques les plus forts, mais il possède aussi une autre propriété intéressante :ses moments magnétiques pointent soit tous dans la même direction (ferromagnétisme) soit sont inclinés les uns par rapport aux autres, en fonction de la température. Cela permet d'étudier au sein d'un seul échantillon comment se comportent des moments magnétiques orientés différemment lorsqu'ils sont excités par une impulsion d'énergie externe.

La physicienne Dr. Nele Thielemann-Kuehn et ses collègues ont maintenant étudié ce problème à BESSY II. La source de rayons X BESSY II est l'une des rares installations au monde à permettre d'observer des processus aussi rapides que des perturbations d'ordre magnétique. Elle a découvert que l'orientation magnétique dans le dysprosium antiferromagnétique peut être beaucoup plus facilement modifiée à l'aide d'une courte impulsion laser que dans le dysprosium ferromagnétique.

"C'est parce que les moments magnétiques au niveau atomique sont couplés à des moments angulaires comme un gyroscope, " explique Thielemann-Kuehn. Faire basculer un gyroscope en rotation nécessite une force car son moment cinétique doit être transféré à un autre corps. " Albert Einstein et Wander Johannes de Haas ont montré dans une expérience célèbre en 1915 que lorsque l'aimantation d'une barre de fer suspendue change , la barre commence à tourner parce que les moments angulaires des aimants de niveau atomique dans la barre suspendue lui sont transférés dans son ensemble. Si les impulsions magnétiques au niveau atomique pointent déjà dans des directions différentes au départ, leurs moments angulaires peuvent interagir les uns avec les autres et s'annuler, comme si vous deviez combiner deux gyroscopes tournant en sens inverse, " dit le Dr Christian Schuessler-Langeheine, chef de groupe.

Le transfert du moment cinétique prend du temps, bien que. Ordre antiferromagnétique, pour laquelle ce transfert n'est pas requis, devrait donc être plus rapidement perturbé que l'ordre ferromagnétique. Thielemann-Kuehn et ses collègues en ont maintenant fourni la preuve. De plus, l'équipe a également découvert que l'énergie nécessaire dans le cas des impulsions antiferromagnétiques est considérablement plus faible que dans le cas de l'ordre ferromagnétique.

De ce constat, les scientifiques ont pu suggérer comment les matériaux pourraient être développés avec une combinaison de spins alignés ferromagnétiques et antiferromagnétiques qui conviennent comme supports de stockage magnétique et pourraient être commutés avec une dépense énergétique considérablement inférieure à celle des matériaux fabriqués à partir d'aimants conventionnels.

L'étude est publiée dans Examen physique B .