Une étude publiée dans la revue Science et technologie des matériaux avancés résume les principales réalisations réalisées à ce jour dans la recherche sur les alliages Heusler. "Notre article de synthèse peut servir de référence idéale pour les chercheurs en matériaux magnétiques, " dit Atsufumi Hirohata de l'Université de York, ROYAUME-UNI, spécialisé en spintronique.

Spintronique, également connu sous le nom d'électronique de spin, est un domaine de la physique appliquée qui étudie l'utilisation des spins électroniques, au lieu de leur charge, pour transporter des informations dans des dispositifs à semi-conducteurs, avec une réduction de la consommation d'énergie et des améliorations de la mémoire et des capacités de traitement.

Une catégorie de matériaux très prometteuse dans ce domaine est celle des alliages Heusler :des matériaux constitués d'une ou deux parties de métal X, une partie en métal Y, et une partie de métal Z, chacune provenant d'une partie distincte du tableau périodique des éléments. La chose intéressante à propos de ces alliages est qu'individuellement, les métaux ne sont pas magnétiques, mais lorsqu'ils sont combinés, ils deviennent magnétiques.

Un avantage majeur des alliages Heusler pour les dispositifs spintroniques est la capacité de contrôler leurs propriétés électriques et magnétiques uniques, qui résultent directement des spins des électrons, en modifiant leurs structures cristallines. Mais cela nécessite des températures très élevées, que les chercheurs veulent réduire.

Au cours des dernières décennies, les scientifiques ont travaillé sur des approches pour faire croître des films d'alliage Heusler à température ambiante sur des substrats spéciaux avec des réseaux cristallins similaires à ceux de l'alliage. L'interaction entre les deux réseaux peut conduire au développement d'une demi-métallicité dans l'alliage Heusler, où seuls les électrons tournant dans une orientation sont conduits à travers le matériau alors que ceux tournant dans une autre ne le sont pas.

Les chercheurs doivent pouvoir mesurer les propriétés des matériaux pour mener leurs investigations. La structure atomique des alliages Heusler peut être observée directement par diffraction des rayons X et indirectement mesurée en examinant la relation entre la résistance du matériau à un courant électrique et les changements de température. D'autres techniques sont également disponibles pour mesurer leurs propriétés magnétiques.

Hirohata et ses collègues travaillent actuellement à la fabrication d'une jonction magnétique métallique constituée de films d'alliage Heusler. Ces jonctions sont constituées de deux ferroaimants séparés par un isolant mince. Lorsque la couche isolante est suffisamment mince, les électrons sont capables de passer d'un ferromagnétique à l'autre. Il y a une faible résistance au mouvement des électrons tant qu'un champ magnétique externe est appliqué, mais dès qu'il est retiré, le matériau devient très résistant au mouvement des électrons. "Ces appareils devraient remplacer les cellules mémoire et les capteurs magnétiques actuellement utilisés, " dit Hirohata. L'équipe espère développer des jonctions magnétiques métalliques avec une magnétorésistance beaucoup plus grande que le record actuel à température ambiante, réaliser une mémoire de nouvelle génération pour une société durable.