Un nouveau matériau magnétique développé par les physiciens de RIKEN pourrait augmenter le stockage dans la mémoire de l'ordinateur en permettant une densité de mémoire plus élevée et des vitesses d'écriture en mémoire plus rapides. Leurs recherches ont été publiées dans la revue Nature Communications. .
Les dispositifs de mémoire tels que les disques durs stockent les données en créant différents modèles de magnétisation sur un matériau magnétique. Ils utilisent des matériaux magnétiques appelés ferromagnétiques, des matériaux tels que le fer et le cobalt dans lesquels les champs magnétiques des atomes individuels s'alignent les uns avec les autres lorsqu'un champ magnétique est appliqué.
Cependant, les ferromagnétiques ne sont pas idéaux pour le stockage de données. "Le problème avec les ferromagnétiques est que les zones voisines peuvent interférer, provoquant une magnétisation spontanée qui corrompt les données. Vous ne pouvez donc pas avoir une densité de mémoire élevée", explique Meng Wang du Centre RIKEN pour la science des matières émergentes. "De plus, la commutation des modèles de magnétisation est lente."
Les matériaux antiferromagnétiques, dans lesquels les champs magnétiques des atomes adjacents ont tendance à s'aligner dans des directions opposées, sont prometteurs pour relever ces défis. Mais comme la magnétisation ne peut pas être observée dans les antiferromagnétiques, les physiciens auraient besoin d'une technique différente pour coder et lire les données.
Au cours des 20 dernières années, les physiciens ont suggéré que certains matériaux antiferromagnétiques pourraient adopter un type de comportement différent, appelé « effet Hall anormal ». Il pourrait être utilisé pour manipuler des électrons dans des matériaux antiferromagnétiques afin de stocker et lire des données.
L'effet Hall conventionnel a été observé pour la première fois dans des matériaux non magnétiques il y a plus d'un siècle par le physicien américain Edwin Hall. Lorsqu’un champ électrique est appliqué à un matériau conducteur, les électrons se déplacent en ligne droite le long du matériau, parallèlement au champ électrique. Mais Hall a découvert que lorsqu'un champ magnétique externe est également appliqué, le chemin des électrons se courbe.
Plus tard, Hall a découvert que cette courbure peut également se produire dans certains matériaux magnétiques, même lorsqu'aucun champ magnétique externe n'est appliqué, un phénomène surnommé l'effet Hall anormal.
Wang et ses collègues ont démontré l’effet Hall anormal dans un métal antiferromagnétique contenant du ruthénium et de l’oxygène, sans champ magnétique. L'équipe a dû ajouter une petite quantité de chrome au cristal, ce qui a légèrement modifié sa structure symétrique, permettant ainsi cet effet.
L’effet Hall anormal avait déjà été observé dans des types plus complexes d’antiferromagnétiques. Mais c'est la première fois que cet effet est observé dans un métal antiferromagnétique ayant une structure colinéaire simple, ce qui le rend attrayant pour des applications pratiques.
"Ce matériau est très facile à fabriquer en couche mince", explique Wang. "Nous espérons que notre travail incitera d'autres personnes à rechercher d'autres matériaux bon marché et faciles à fabriquer."
Plus d'informations : Meng Wang et al, Effet Hall anormal émergent en champ nul dans un métal antiferromagnétique rutile reconstruit, Nature Communications (2023). DOI :10.1038/s41467-023-43962-0
Informations sur le journal : Communications naturelles
Fourni par RIKEN
