La recherche à l'Université de Lund en Suède a trouvé une nouvelle façon de créer des particules magnétiques de taille nanométrique à l'aide d'impulsions lumineuses laser ultrarapides. Cette découverte pourrait ouvrir la voie à de nouveaux composants techniques plus économes en énergie et devenir utile dans les ordinateurs quantiques du futur.

Les skyrmions magnétiques sont parfois décrits comme des tourbillons magnétiques. Contrairement aux états ferromagnétiques - qui se produisent dans les aimants conventionnels tels que les boussoles et les aimants de réfrigérateur - l'état du skyrmion est assez particulier :l'orientation de l'aimantation ne pointe pas dans la même direction partout dans le matériau, mais est plutôt décrite comme une sorte de tourbillon. magnétisme.

Les skyrmions présentent un grand intérêt pour la recherche fondamentale et l'industrie, car ils peuvent être utilisés pour fabriquer des mémoires informatiques plus compactes. Cependant, c'est plus facile à dire qu'à faire. L'utilisation de skyrmions à des fins techniques nécessite des moyens efficaces d'écrire, d'effacer et de manipuler les particules sur de courtes échelles de temps et avec une grande précision spatiale.

Dans une nouvelle étude publiée dans npj Computational Materials , les chercheurs Claudio Verdozzi de l'Université de Lund et Emil Viñas Boström et Angel Rubio de l'Institut Max Planck pour la structure et la dynamique de la matière à Hambourg ont trouvé une nouvelle approche.

"Dans notre étude, nous avons théoriquement montré comment il est possible de répondre à l'une de ces exigences, c'est-à-dire comment créer des skyrmions magnétiques dans des échelles de temps ultra-courtes en utilisant des impulsions de lumière laser", explique Claudio Verdozzi, chercheur en physique à l'Université de Lund. .

L'équipe de recherche a identifié un mécanisme microscopique qui explique un protocole expérimental qui s'est avéré utile pour créer les étranges skyrmions. En utilisant des impulsions laser femtosecondes (des impulsions lumineuses qui durent un millionième de milliardième de seconde), les chercheurs ont montré qu'il était possible de créer des skyrmions ultra-rapides.

"Nos résultats sont d'une grande pertinence pour créer des composants techniques plus économes en énergie. Notre étude montre que la lumière peut être utilisée pour manipuler des excitations magnétiques localisées sur des échelles de temps très courtes", déclare Claudio Verdozzi.

Cette nouvelle découverte peut mener à un certain nombre d'applications, notamment la technologie quantique, un domaine dans lequel les propriétés de la mécanique quantique sont utilisées pour résoudre des calculs extrêmement avancés que les ordinateurs traditionnels ne peuvent pas gérer. On pense également que les excitations magnétiques telles que les skyrmions et les ondes dites de spin peuvent aider à réduire la consommation d'énergie dans les composants technologiques, et peuvent ainsi aider à atteindre les objectifs climatiques futurs.

"Les skyrmions sont au centre des recherches théoriques et expérimentales grâce à leur potentiel technologique. De plus, leurs motifs magnétiques exotiques possèdent un attrait conceptuel et mathématiquement beau qui les rend très intéressants", conclut Claudio Verdozzi. + Explorer plus loin

Manipulation déterministe intégrée de skyrmions magnétiques réalisée dans un dispositif nanostructuré