L'antiferromagnétisme est un type de magnétisme dans lequel des spins parallèles mais opposés se produisent spontanément dans un matériau. Antiferromagnétiques, matériaux qui présentent un antiferromagnétisme, présentent des caractéristiques avantageuses qui les rendent particulièrement prometteuses pour la fabrication de dispositifs spintroniques.

Contrairement aux appareils électroniques conventionnels, qui utilisent la charge électrique des électrons pour coder des informations, la spintronique traite l'information en exploitant le moment angulaire intrinsèque des électrons, une propriété connue sous le nom de "spin". En raison de leur nature ultrarapide, leur insensibilité aux champs magnétiques externes et leur absence de champs magnétiques parasites, les antiferromagnétiques pourraient être particulièrement souhaitables pour le développement de dispositifs spintroniques.

Malgré leurs avantages et leur capacité à stocker des informations, la plupart des antiferroaimants simples ont des signaux de magnétorésistance de lecture faibles. De plus, jusqu'à présent, les physiciens ont été incapables de modifier l'ordre magnétique des antiferromagnétiques en utilisant des techniques optiques, ce qui pourrait à terme permettre aux ingénieurs d'appareils d'exploiter la nature ultrarapide de ces matériaux.

Chercheurs de l'Académie tchèque des sciences, L'Université Charles de Prague et d'autres universités en Europe ont récemment introduit une méthode pour réaliser la trempe des antiferromagnétiques dans des états de résistivité élevée en appliquant des impulsions optiques électriques ou ultracourtes. Cette stratégie, présenté dans un article publié dans Nature Électronique , pourrait ouvrir de nouvelles possibilités intéressantes pour le développement de dispositifs spintroniques basés sur des antiferroaimants.

"Notre motivation initiale était de relever un défi majeur dans le domaine de la spintronique, pour lesquels la solution semble hors de portée des ferroaimants classiquement utilisés; à savoir, l'absence d'un mécanisme de commutation universel pour réaliser la commutation par des impulsions électriques et optiques dans le même appareil, " Tomas Jungwirth, l'un des chercheurs qui a mené l'étude, dit Phys.org. "Nos dispositifs antiferromagnétiques permettent cela, et nous pouvons maintenant utiliser la longueur d'impulsion à partir d'échelles macroscopiques en millisecondes jusqu'à une seule impulsion laser femtoseconde."

Dans leur étude récente, Jungwirth et ses collègues ont réussi à surmonter un autre défi dans le domaine de la spintronique. Spécifiquement, ils ont pu atteindre des signaux de lecture des amplitudes de la magnétorésistance géante dans des films magnétiques simples, sans avoir besoin d'assembler des structures multicouches magnétiques complexes. Les chercheurs y sont parvenus en utilisant des films antiferromagnétiques de CuMnAs.

Remarquablement, ils ont pu fabriquer des dispositifs spintroniques avec réversible, capacités de commutation reproductibles et dépendant du temps. Cette capacité à changer d'aimant permet à leurs appareils d'imiter les composants des réseaux de neurones à pointes (SNN), réseaux de neurones artificiels qui imitent les réseaux de neurones biologiques dans le cerveau. Cette caractéristique de la conception introduite par Jungwirth et ses collègues n'a jamais été réalisée en utilisant des méthodes conventionnelles qui commutent des aimants en réorientant le vecteur d'aimantation d'une direction à une autre sur toute la partie active des appareils.

« Notre mécanisme de commutation est fondamentalement distinct :les impulsions d'extinction délivrées contrôlent le niveau de fragmentation du domaine magnétique dans le dispositif jusqu'à l'échelle nanométrique, sans nécessairement changer la direction moyenne du vecteur d'ordre magnétique, " expliqua Jungwirth. " Remarquablement pour nous, cela peut se faire de manière entièrement réversible et reproductible, comme nous l'avons démontré dans le journal."

À l'avenir, la nouvelle conception introduite par Jungwirth et ses collègues pourrait permettre le développement de dispositifs spintroniques nouveaux et plus performants. Dans leurs prochaines études, les chercheurs prévoient d'étudier le potentiel de leur conception pour des applications informatiques neuromorphiques. En d'autres termes, ils prévoient d'explorer la possibilité d'utiliser les dispositifs qu'ils ont créés pour imiter certaines des fonctionnalités synaptiques et neuronales des SNN.

« Sur le plan scientifique, nous visons maintenant à étudier et expliquer les fondements physiques de notre nouveau mécanisme de commutation au moyen de microscopies à haute résolution spatiale et temporelle poussées aux limites atomiques et femtosecondes, " a déclaré Jungwirth. "Cela nous aidera à optimiser les paramètres des matériaux antiferromagnétiques actuellement utilisés ou à identifier de nouveaux candidats matériaux appropriés."

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