La future technologie informatique basée sur des antiferromagnétiques isolants progresse. Les antiferromagnétiques électriquement isolants tels que l'oxyde de fer et l'oxyde de nickel sont constitués d'aimants microscopiques d'orientations opposées. Les chercheurs les considèrent comme des matériaux prometteurs remplaçant les composants en silicium actuels des ordinateurs. Physiciens de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) en collaboration avec l'Université du Tohoku à Sendai au Japon, les sources synchrotron BESSY-II à Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), et source lumineuse de diamant, le synchrotron national du Royaume-Uni, ont démontré comment l'information peut être écrite et lue électriquement dans des matériaux isolants antiferromagnétiques.

En corrélant le changement de la structure magnétique, observé avec l'imagerie par synchrotron, aux mesures électriques effectuées à JGU, il a été possible d'identifier les mécanismes d'écriture. Cette découverte ouvre la voie à des applications allant de la logique ultra-rapide aux cartes de crédit qui ne peuvent pas être effacées par des champs magnétiques externes, grâce aux propriétés supérieures des antiferromagnétiques par rapport aux ferroaimants. La recherche a été publiée dans Lettres d'examen physique .

Les matériaux antiferromagnétiques permettent potentiellement des éléments de mémoire beaucoup plus rapidement et avec une capacité de stockage plus élevée que ce qu'il est actuellement disponible avec l'électronique conventionnelle. Cependant, ces matériaux sont très difficiles à contrôler et à détecter, ce qui rend les opérations d'écriture et de lecture dans les appareils difficiles. Dans son discours du prix Nobel de 1970, Louis Néel a décrit les matériaux antiferromagnétiques comme intéressants mais inutiles. On croyait que l'on ne pouvait manipuler ces matériaux que par des champs magnétiques très puissants, qui ne peuvent pas être générés facilement et nécessitent, par exemple, l'utilisation d'aimants supraconducteurs. La situation a radicalement changé ces dernières années, avec des rapports montrant qu'il est possible de contrôler efficacement les matériaux antiferromagnétiques, y compris même les isolants, par les courants électriques.

"Nous savons que nous allons bientôt atteindre les limites de l'électronique conventionnelle à base de silicium, grâce à l'amélioration continue de la technologie. C'est la principale raison qui motive la recherche en spintronique, qui vise à exploiter non seulement la charge des électrons mais aussi le degré de liberté de spin, doubler les informations transportées et calculées, " a déclaré le Dr Lorenzo Baldrati, Marie Skłodowska-Curie Fellow à l'Université de Mayence et premier auteur de l'article. "Nos recherches montrent que les matériaux isolants antiferromagnétiques peuvent être écrits efficacement et lus électriquement, ce qui est une étape clé en vue des candidatures."

Le professeur Olena Gomonay du groupe basé à JGU du professeur Jairo Sinova a développé la théorie. "J'ai apprécié le travail conjoint des collègues expérimentateurs à Mayence. C'était passionnant de voir comment la théorie et l'expérience s'entraident pour découvrir de nouveaux mécanismes et phénomènes physiques, " a déclaré Golomay. " Bien que nos travaux se soient concentrés sur un seul système en particulier, il peut être considéré comme une preuve de principe pour la famille des isolants antiferromagnétiques. Nous espérons que la compréhension approfondie de la dynamique antiferromagnétique, que nous avons réalisé au cours de ce projet, fera avancer le domaine passionnant de la spintronique antiferromagnétique et sera un point de départ pour de nouveaux projets communs de nos groupes. »