Parfois, des combinaisons de choses différentes produisent des effets auxquels personne ne s'attend, comme lorsque des propriétés complètement nouvelles apparaissent que les deux parties combinées n'ont pas par elles-mêmes. Le Dr Libor Šmejkal de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) a découvert une propriété si inattendue :il a combiné des substances antiferromagnétiques avec des atomes non magnétiques et a découvert que, contrairement à la doctrine actuelle, un courant de Hall se produit, ce qui n'est pas le cas avec les substances antiferromagnétiques ou non magnétiques individuellement.

Cela pourrait offrir un potentiel complètement nouveau pour la nanoélectronique. D'un côté, ces combinaisons de matériaux se produisent très fréquemment dans la nature. Par conséquent, cette découverte a le potentiel de renverser la demande croissante d'éléments lourds rares dans la magnéto-électronique conventionnelle et, au lieu, orienter la recherche et les applications vers des matériaux abondants. Par ailleurs, le courant de Hall présente une faible dissipation d'énergie. Ceci est particulièrement important à la lumière du fait que les technologies de l'information deviennent le plus gros consommateur d'énergie dans les industries. Étant donné que les matériaux n'ont pas de champ magnétique vers l'extérieur et sont donc magnétiquement invisibles, ils peuvent être emballés de manière très serrée et permettent un haut degré de miniaturisation de la nanoélectronique. Ces matériaux jusque-là négligés marquent également des points en termes de vitesse puisqu'ils permettent une vitesse plusieurs fois supérieure à celle des ferroaimants, ainsi les fréquences pourraient être déplacées de la gamme gigahertz à la gamme térahertz. En bref :la découverte occupe une place particulière dans le nouveau domaine en pleine croissance de la magnétoélectronique antiferromagnétique, qui est aussi appelée spintronique. Le Dr Libor Šmejkal et ses collègues de l'Université de Mayence ont récemment publié leurs résultats dans Avancées scientifiques .

Quel est le courant de Hall ?

Pour comprendre les recherches d'Šmejkal, il faut commencer par l'effet Hall du nom du physicien professeur Edwin Hall. Si une tension est appliquée à des conducteurs non magnétiques conventionnels tels que le cuivre, le courant circule dans le sens donné par le champ électrique. Cependant, si un champ magnétique externe est ajouté, le courant s'écarte de la direction appliquée. Cette composante croisée supplémentaire est connue sous le nom de courant de Hall. L'effet Hall décrit a été utilisé pour caractériser les semi-conducteurs, qui a façonné l'électronique moderne en silicium. Deuxième découverte de Hall :l'aimantation interne d'un conducteur ferromagnétique tel que le fer peut également conduire à une telle déviation des courants croisés. Cela a fait de l'effet Hall l'une des pierres angulaires de la magnétoélectronique, un vaste domaine qui s'étend des technologies des capteurs aux technologies de la mémoire.

La découverte des antiferromagnétiques, qui sont beaucoup plus communs dans la nature que les ferroaimants, est attribuée au professeur Louis Néel. Dans ceux-ci, les moments magnétiques des atomes sont orientés dans des directions opposées. Les effets observés dans les ferroaimants s'annulent donc, y compris le courant de Hall. Les antiferromagnétiques se comportent vers l'extérieur comme les conducteurs amagnétiques habituels et ne sont donc pas applicables pour la magnétoélectronique.

Effet inhabituel :courant de Hall dans les antiferromages

Les cristaux non magnétiques et antiferromagnétiques sont connus depuis des décennies pour être absents des courants de Hall. Dr Libor Šmejkal, cependant, ont trouvé un cristal avec une combinaison intrigante d'atomes non magnétiques et antiferromagnétiques qui produit un fort courant de Hall. Remarquablement, les cristaux avec des atomes antiferromagnétiques et non magnétiques ne sont pas rares dans la nature, mais assez répandu.

« Rompre avec la sagesse scientifique conventionnelle requiert des talents et des compétences extraordinaires, " a déclaré le directeur du groupe de recherche, le professeur Jairo Sinova. "C'est également le cas du Dr Libor Šmejkal. C'est un talent exceptionnel en physique qui, en tant que doctorat fraîchement diplômé, jouit déjà de la réputation d'un leader international dans son domaine."

Šmejkal a soutenu son doctorat. thèse il y a quelques mois seulement, mais a déjà donné une douzaine de conférences invitées lors de conférences internationales et publié divers articles dans des revues scientifiques de grande qualité. Immédiatement après le doctorat. la défense, Šmejkal a pris le poste de chef d'équipe indépendant dans le groupe INSPIRE à l'Institut de physique JGU.