Le spin est un type de moment cinétique intrinsèque aux particules, grosso modo comme s'ils tournaient sur eux-mêmes. Les particules peuvent échanger leur spin, et de cette manière, des courants de spin peuvent être formés dans un matériau. Grâce à des années de recherche, les scientifiques ont appris à contrôler de tels courants de spin d'une manière analogue de telle sorte qu'ils puissent contrôler le flux d'électrons, la base d'un domaine de la physique connu sous le nom de spintronique.

L'étude de l'effet des interactions fortes dans les systèmes quantiques est particulièrement difficile. Cependant, il est bien connu qu'une interaction forte entre les particules quantiques peut changer complètement les propriétés d'un système, le faire, par exemple, ferromagnétique, supraconducteur, etc. Les interactions fortes dans les systèmes de spin peuvent également permettre la génération de propriétés de transport intéressantes dans un matériau.

Chercheurs de l'Université de technologie et de design de Singapour (SUTD), University Insubria et Universidade Federal de Minas Gerais rapportent une nouvelle approche pour contrôler les courants de spin basée sur de fortes interactions spin-spin, ce qui se traduit par des diodes pour le courant de spin avec un redressement géant. Dans ce travail, les chercheurs ont démontré analytiquement et via des simulations numériques avancées que si les interactions sont plus fortes qu'une certaine magnitude, le système peut changer radicalement et devient un isolant, empêchant les courants de circuler. De façon intéressante, ce changement drastique du comportement isolant ne se produit que lorsque l'on essaie d'imposer le courant dans un sens. Lorsque vous essayez de conduire un courant de spin dans la direction opposée, l'écoulement est possible et le système n'est pas un isolant.

Ces prédictions pourraient conduire à des progrès substantiels en science des matériaux, et de nouveaux appareils pourraient être construits sur la base de ce principe. Les chercheurs proposent des expériences avec des atomes proches du zéro absolu ou avec des structures constituées de quelques atomes déposés soigneusement sur des surfaces.

Professeur assistant SUTD D. Poletti, qui a dirigé l'effort de recherche, dit, "C'est un effet très intéressant sur lequel nous sommes tombés. Une physique beaucoup plus intéressante reste à découvrir dans les systèmes spintroniques à forte interaction, et cela peut conduire à la création de nouvelles technologies. » Ce travail de recherche a récemment été publié dans une revue américaine de renom Lettres d'examen physique .