Une nouvelle étude donne un aperçu des matériaux multiferroïques, ce qui pourrait avoir des implications importantes dans des domaines tels que le stockage de données.

L'étude a porté sur la cobaltite de lanthane (LaCoO 3 ou LCO), un film cristallin mince qui, une fois cultivé sur un substrat, peut être analysé par microscopie électronique et réflectométrie à neutrons polarisés pour mesurer la densité électronique et les différences d'aimantation, respectivement.

Le LCO est spécial car c'est un matériau ferroélastique, ce qui signifie que ses propriétés changeront en réponse à un facteur de stress et conserveront les changements une fois que le facteur de stress aura été supprimé.

Un film ultrafin de LCO, dont l'épaisseur est d'environ 12 nanomètres, ou 12 mille millionièmes de mètre - est particulièrement unique car c'est aussi un ferromagnétique. La combinaison d'être ferroélastique et d'un ferromagnétique signifie que le LCO ultramince est un multiferroïque, un matériau doté de propriétés élastiques et magnétiques qui peuvent changer sous contrainte ou par des champs magnétiques. Cela signifie que le matériau pourrait, en principe, enregistrer le stress de son environnement en tant qu'information magnétique.

« Une découverte importante a été qu'en faisant croître les films LCO sur des substrats chimiquement différents, ou socles, nous pourrions changer les propriétés magnétiques du film, " a déclaré Michael Fitzsimmons, professeur conjoint de physique à l'Université du Tennessee, Knoxville, et le laboratoire national d'Oak Ridge et chef du groupe couches minces et nanostructures de la division de diffusion des neutrons de l'ORNL. Être capable de manipuler facilement les propriétés ferromagnétiques d'une substance est une étape importante dans la création d'appareils qui nécessitent moins d'énergie pour fonctionner. Dans le cas du LCO, la connexion entre ses propriétés ferroélastiques et ferromagnétiques réduirait considérablement la quantité d'énergie actuellement requise par la technologie magnétique actuelle.

"Un exemple est une tête de lecture magnétique, une pièce utilisée dans les unités de stockage numérique, " Fitzsimmons a déclaré. " Un champ magnétique modifie l'alignement d'une petite région de matériau magnétique - sa direction représente une information. " Ce type de champ magnétique est produit par une impulsion de courant, qui consomme une quantité importante d'énergie.

"Si au contraire nous pouvions changer le sens de l'aimantation en appliquant une charge électrique sans faire passer de courant, alors nous n'aurions pas besoin d'autant d'énergie, ", a déclaré Fitzsimmons.

"L'un des objectifs est de créer des appareils capables de faire de nouvelles choses comme détecter la lumière, composition chimique, champs magnétiques, ou la chaleur, ou manipuler et stocker des données dans des objets compacts qui ne nécessitent pas beaucoup d'énergie pour fonctionner."