Une équipe de chercheurs de l'Université de Technologie de Delft (TU Delft), Université de Leyde, L'Université de Tohoku et l'Institut Max Planck pour la structure et la dynamique de la matière ont développé un nouveau type de scanner IRM qui peut imager les ondes dans des aimants ultrafins. Contrairement aux courants électriques, ces ondes dites de spin produisent peu de chaleur, ce qui en fait des porteurs de signaux prometteurs pour les futures applications vertes des TIC.

Les scanners IRM peuvent examiner le corps humain de manière non invasive. Le scanner détecte les champs magnétiques rayonnés par les atomes à l'intérieur, qui permet d'étudier la santé des organes même s'ils sont cachés sous d'épaisses couches de tissus.

Le non invasif, Le pouvoir transparent de l'IRM est souhaitable pour de nombreux domaines de recherche et industries. Il pourrait être particulièrement utile comme outil d'imagerie dans les nanotechnologies et l'industrie des puces. Être capable de détecter des signaux dans les puces informatiques et autres nanodispositifs faciliterait l'optimisation de leurs performances et la réduction de leur production de chaleur. Cependant, la résolution millimétrique de l'IRM conventionnelle est insuffisante pour étudier les dispositifs à l'échelle de la puce. Une équipe de chercheurs dirigée par la TU Delft a maintenant développé une nouvelle méthode de détection des ondes magnétiques à l'échelle submicrométrique.

Centre NV

Le système d'IRM fabriqué par les chercheurs de Delft utilise un défaut de réseau spécial dans la structure cristalline du diamant. Ce défaut - connu sous le nom de centre de lacune d'azote (NV) - consiste en un atome d'azote assis à côté d'un site vide dans le réseau de carbone du diamant. "Un tel centre NV est essentiellement un aimant de la taille d'un atome extrêmement sensible aux champs magnétiques, ", explique Toeno van der Sar, chercheur à la TU Delft. "En tant que tel, Les centres NV permettent une imagerie à haute résolution de la structure magnétique d'un échantillon."

Vagues de spin excitées

Les ondes de spin sont des ondes dans les matériaux magnétiques qui sont au cœur du comportement des aimants. Ils sont prometteurs en tant que vecteurs d'information car ils produisent peu de chaleur. Leur nature ondulatoire permet de construire des dispositifs logiques qui effectuent des tâches de calcul en utilisant l'interférence des ondes.

Être capable de voir les ondes est crucial pour concevoir des dispositifs à ondes de spin "Pour imager ces ondes, nous avons utilisé une puce en diamant dans laquelle nous avons créé une couche de centres NV, " explique Van der Sar. " Nous avons placé cette puce au-dessus d'un film magnétique mince dans lequel nous avons excité des ondes de spin à l'aide d'électrodes et de courants micro-ondes. Les centres NV captent les champs magnétiques générés par les ondes de spin, permettant une imagerie par ondes de spin à haute résolution."

Les chercheurs ont démontré que l'IRM à ondes de spin permet d'imager les ondes de spin à travers des matériaux opaques tels que le câblage métallique d'une puce. Par ailleurs, la technique a la sensibilité pour détecter les ondes de spin dans les aimants qui n'ont qu'un seul atome d'épaisseur. Van der Sar dit, "Comme il y a actuellement une poussée dans l'utilisation d'aimants ultrafins pour créer des dispositifs logiques à la plus petite échelle, cette technique d'imagerie contribuera à ce développement."