Un courant électrique excite la superposition de deux magnons à polarisation linéaire (indiquée par les flèches rouge et bleue). Ensuite, l'énergie est transportée à travers l'isolant antiferromagnétique. Cela peut être détecté comme une tension électrique. Crédit :Ill./© :Andrew Ross, JGU
Que ce soit avec les smartphones, ordinateurs portables, ou mainframes :La transmission, En traitement, et le stockage de l'information est actuellement basé sur une seule classe de matériel, comme c'était le cas au début de l'informatique il y a environ 60 ans. Une nouvelle classe de matériaux magnétiques, cependant, pourrait élever la technologie de l'information à un nouveau niveau. Les isolants antiferromagnétiques permettent des vitesses de calcul mille fois plus rapides que l'électronique classique, avec beaucoup moins de chauffage. Les composants pourraient être regroupés et les modules logiques pourraient ainsi devenir plus petits, qui a jusqu'à présent été limitée en raison de l'échauffement accru des composants actuels.
Transfert d'informations à température ambiante
Jusque là, le problème était que le transfert d'informations dans les isolants antiferromagnétiques ne fonctionnait qu'à basse température. Mais qui veut mettre ses smartphones au congélateur pour pouvoir s'en servir ? Les physiciens de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) ont maintenant pu éliminer cette lacune, avec des expérimentateurs du laboratoire CNRS/Thales, le CEA Grenoble, et le National High Field Laboratory en France ainsi que des théoriciens du Centre de spintronique quantique (QuSpin) de l'Université norvégienne des sciences et technologies. « Nous avons pu transmettre et traiter des informations dans un isolant antiferromagnétique standard à température ambiante et le faire sur des distances suffisamment longues pour permettre le traitement des informations », a déclaré Andrew Ross, scientifique du JGU. Les chercheurs ont utilisé de l'oxyde de fer (α-Fe
Le transfert d'informations dans les isolants magnétiques est rendu possible par des excitations d'ordre magnétique appelées magnons. Ceux-ci se déplacent comme des ondes à travers des matériaux magnétiques, semblable à la façon dont les vagues se déplacent à la surface de l'eau d'un étang après qu'une pierre y a été jetée. Précédemment, on croyait que ces ondes devaient avoir une polarisation circulaire afin de transmettre efficacement l'information. Dans l'oxyde de fer, une telle polarisation circulaire ne se produit qu'à basse température. Cependant, l'équipe de recherche internationale a pu transmettre des magnons sur des distances exceptionnellement longues, même à température ambiante. Mais comment cela a-t-il fonctionné ?
"On s'est rendu compte que dans les antiferromagnétiques à un seul plan, deux magnons à polarisation linéaire peuvent se chevaucher et migrer ensemble. Ils se complètent pour former une polarisation approximativement circulaire, " a expliqué le Dr Romain Lebrun, chercheur au laboratoire commun CNRS/Thales à Paris qui travaillait auparavant à Mayence. "La possibilité d'utiliser de l'oxyde de fer à température ambiante en fait un terrain de jeu idéal pour le développement de dispositifs spintroniques ultra-rapides à base d'isolants antiferromagnétiques."
L'atténuation extrêmement faible permet une transmission économe en énergie
Une question importante dans le processus de transfert d'informations est la rapidité avec laquelle les informations sont perdues lors du déplacement à travers des matériaux magnétiques. Ceci peut être enregistré quantitativement avec la valeur de l'amortissement magnétique. "L'oxyde de fer examiné a l'une des plus faibles atténuations magnétiques jamais rapportées dans les matériaux magnétiques, " a expliqué le professeur Mathias Kläui de l'Institut de physique JGU. " Nous prévoyons que les techniques de champ magnétique élevé montreront que d'autres matériaux antiferromagnétiques ont une atténuation similaire, ce qui est crucial pour le développement d'une nouvelle génération de dispositifs spintroniques. Nous recherchons de telles technologies magnétiques de faible puissance dans le cadre d'une collaboration à long terme avec nos collègues de QuSpin en Norvège et je suis heureux de voir qu'un autre travail passionnant découle de cette collaboration. »
La recherche a été publiée récemment dans Communication Nature .
