Les détails de leurs découvertes ont été publiés dans la revue Nature Communications. le 7 mars 2024.

Les dispositifs spintroniques, représentés par la mémoire vive magnétique (MRAM), utilisent la direction de magnétisation des matériaux ferromagnétiques pour mémoriser les informations. En raison de leur non-volatilité et de leur faible consommation d'énergie, les dispositifs spintroniques joueront probablement un rôle central dans les futurs composants de stockage d'informations.

Cependant, les dispositifs de spintronique basés sur des ferromagnétiques présentent un piège potentiel. Les ferromagnétiques génèrent autour d’eux des champs magnétiques qui affectent les ferromagnétiques proches. Dans un dispositif magnétique intégré, cela entraîne une diaphonie entre les bits magnétiques, ce qui limitera la densité de la mémoire magnétique.

L'équipe de recherche, composée de Hidetoshi Masuda, Takeshi Seki, Yoshinori Onose et d'autres de l'Institut de recherche sur les matériaux de l'Université de Tohoku, ainsi que Jun-ichiro Ohe de l'Université de Toho, a démontré que des matériaux magnétiques appelés aimants hélicoïdaux peuvent être utilisés pour un dispositif de mémoire magnétique, qui devrait résoudre le problème du champ magnétique.

Dans les aimants hélicoïdaux, les directions des moments magnétiques atomiques sont ordonnées en spirale. Le côté droitier ou gaucher de la spirale, appelé chiralité, pourrait être utilisé pour mémoriser les informations. Les champs magnétiques induits par chaque moment magnétique atomique s’annulent, de sorte que les aimants hélicoïdaux ne génèrent aucun champ magnétique macroscopique. "Les dispositifs de mémoire basés sur la manipulation des héli-aimants, exempts de diaphonie entre les bits, pourraient ouvrir une nouvelle voie pour améliorer la densité de la mémoire", explique Masuda.

L'équipe de recherche a démontré que la mémoire de chiralité peut être écrite et lue à température ambiante. Ils ont fabriqué des films minces épitaxiaux d'un héliaimant à température ambiante MnAu₂ et démontré la commutation de la chiralité (droiterie et gaucherie de la spirale) par les impulsions de courant électrique sous des champs magnétiques. De plus, ils ont fabriqué un dispositif bicouche composé de MnAu₂ et Pt (platine) et démontré que la mémoire de chiralité peut être lue comme un changement de résistance, même sans champs magnétiques.

"Nous avons découvert la capacité potentielle de la mémoire chiralité dans les aimants hélicoïdaux pour les dispositifs de mémoire de nouvelle génération ; elle peut offrir des bits de mémoire haute densité, non volatiles et très stables", ajoute Masuda. "Nous espérons que cela mènera à de futurs dispositifs de stockage dotés d'une densité d'informations ultra-élevée et d'une fiabilité élevée."