L'utilisation croissante d'appareils électroniques par la société motive la recherche de nouvelles et meilleures techniques de stockage de données. Les périphériques de stockage magnétiques, tels que les disques durs, ont été les piliers du stockage de données au cours des dernières décennies. Cependant, ces dispositifs, qui utilisent l'orientation ferromagnétique des bits pour stocker les données, approchent rapidement de leurs limites physiques. Remplacer les ferromagnétiques par des antiferromagnétiques, le cousin magnétique des ferromagnétiques, peut remédier à cette limitation, mais contrôler l'orientation magnétique des bits antiferromagnétiques est un défi. Pour son doctorat. recherche, Casper Schippers a étudié plusieurs aspects de différents matériaux antiferromagnétiques pour déterminer leur adéquation aux futures applications de stockage de données.

Dans les dispositifs de stockage magnétiques, les données sont stockées en utilisant l'orientation des moments magnétiques d'un bit magnétique, qui sont souvent constitués de ferromagnétiques. En changeant l'orientation des moments magnétiques de haut en bas, il est possible de stocker un « 0 » ou un « 1 ». Les ferromagnétiques, cependant, présentent une magnétisation nette, ce qui signifie qu'ils génèrent un champ magnétique parasite qui peut affecter les bits adjacents.

Pour résoudre ce problème, on peut remplacer les ferromagnétiques par des antiferromagnétiques. Contrairement aux ferromagnétiques, les antiferromagnétiques sont des matériaux qui présentent une magnétisation nette nulle, malgré une structure magnétique au niveau atomique comme les ferromagnétiques. Cela signifie qu'ils ont une orientation magnétique dans laquelle les données peuvent être stockées (comme dans un ferromagnétique), mais ils ne génèrent aucun champ magnétique parasite et sont extrêmement insensibles aux champs magnétiques.

Pour les applications potentielles de stockage de données, cela signifie que deux bits antiferromagnétiques adjacents n'ont aucun moyen de s'affecter via des champs parasites, ce qui est le principal problème limitant la densité dans le stockage de données ferromagnétiques.

Cependant, cette insensibilité et l'absence de champs parasites rendent également difficile la manipulation et l'inspection de l'ordre magnétique des antiferromagnétiques. Cependant, en 2018, des chercheurs ont rapporté pour la première fois qu'il était possible de changer intentionnellement la direction de bits antiferromagnétiques à l'aide de courants électriques. Il s'agit d'une étape majeure vers l'utilisation d'antferromagnétiques dans les applications de stockage de données.

Indépendance à l'anisotropie

Avoir les moyens de contrôler les bits antiferromagnétiques n'est que le début, car les chercheurs doivent également en savoir plus sur la façon dont les différentes propriétés des antiferromagnétiques affectent leur capacité à être utilisés pour le stockage de données.

Pour son doctorat. recherche, Casper Schippers a étudié plusieurs aspects différents des antiferromagnétiques et comment ceux-ci affectent leur utilisation potentielle dans les appareils. Tout d'abord, il a étudié l'anisotropie, ou l'orientation préférée des moments magnétiques, dans l'oxyde de cobalt antiferromagnétique (CoO) (qui est un matériau couramment utilisé dans les antiferromagnétiques) en utilisant des champs magnétiques élevés, où il a observé que l'anisotropie dépend de l'orientation et force du champ magnétique. Cela contraste avec ce que les chercheurs supposaient jusqu'à présent.

Manipulation électrique

Ensuite, Schippers s'est penché sur la manipulation électrique des matériaux antiferromagnétiques CoO et de l'oxyde de nickel (NiO). Les expériences visant à explorer la possibilité d'une manipulation électrique sont souvent en proie à des effets parasites non magnétiques qui ne peuvent être distingués des effets magnétiques réels que les expériences tentent de démontrer. Dans cet esprit, Schippers et ses collaborateurs ont étudié deux techniques pour démêler les effets magnétiques et non magnétiques en modifiant la température et en appliquant des champs magnétiques élevés.

Enfin, Schippers a également étudié le matériau antiferromagnétique, dit Van der Waals, le trisulfure de nickel-phosphore (NiPS₃ ). Il a montré que lorsque le matériau est interfacé à un ferromagnétique ordinaire et qu'un courant est entraîné à travers le ferromagnétique, il peut exercer des couples efficaces de manière inattendue sur l'aimantation du ferromagnétique.

Le travail décrit dans la thèse de Schipper augmente notre compréhension fondamentale des antiferromagnétiques et ajoute aux outils disponibles pour étudier et travailler avec les antiferromagnétiques. Les recherches de Schipper ouvrent la voie à l'utilisation active d'antferromagnétiques dans les dispositifs de stockage de données à l'avenir. + Explorer plus loin

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