Les appareils électroniques que nous utilisons au quotidien sont alimentés par des courants électriques. C’est le cas de nos luminaires de salon, de nos machines à laver et de nos téléviseurs, pour ne citer que quelques exemples. Le traitement des données dans les ordinateurs repose également sur des informations fournies par de minuscules porteurs de charge appelés électrons.
Le domaine de la spintronique utilise cependant un concept différent. Au lieu de la charge des électrons, l'approche spintronique consiste à exploiter leur moment magnétique, en d'autres termes, leur spin, pour stocker et traiter des informations, dans le but de rendre les ordinateurs du futur plus compacts, plus rapides et plus durables.
Une façon de traiter les informations basée sur cette approche consiste à utiliser les vortex magnétiques appelés skyrmions ou, alternativement, leurs cousins encore peu compris et plus rares appelés « mérons ». Les deux sont des structures topologiques collectives formées de nombreux spins individuels. À ce jour, les mérons n'ont été observés que dans des antiferromagnétiques naturels, où ils sont difficiles à analyser et à manipuler.
Travaillant en collaboration avec des équipes de l'Université de Tohoku au Japon et du Centre de Lumière Synchrotron ALBA en Espagne, des chercheurs de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) ont été les premiers à démontrer la présence de mérons dans des antiferromagnétiques synthétiques et donc dans des matériaux pouvant être produits à l'aide de techniques de dépôt standards. Les résultats de la recherche actuelle ont été publiés dans Nature Communications .
"Nous avons pu concevoir un nouvel habitat pour une espèce nouvelle et très timide", a déclaré le Dr Robert Frömter, physicien à JGU. Les résultats de la recherche consistent à concevoir des antiferromagnétiques synthétiques de telle manière que des mérons s'y forment ainsi qu'à détecter les mérons eux-mêmes.
Afin de rassembler les matériaux correspondants constitués de plusieurs couches, les chercheurs ont entrepris des simulations approfondies et effectué des calculs analytiques des structures de spin en coopération avec un groupe théorique du JGU. L'objectif était de déterminer l'épaisseur optimale de chaque couche et le matériau approprié pour faciliter l'hébergement des mérons et de comprendre les critères de leur stabilité.
Parallèlement aux travaux théoriques, l’équipe a poursuivi ses expériences pour relever ces défis. "À l'aide de la microscopie à force magnétique associée à la microscopie électronique à balayage avec analyse de polarisation, moins familière, nous avons réussi à identifier les mérons dans nos antiferromagnétiques synthétiques", a expliqué Mona Bhukta, doctorante à l'Institut de physique de JGU. "Nous avons ainsi réussi à faire un pas en avant vers l'application potentielle des mérons."
Plus d'informations : Mona Bhukta et al, Mérons antiferromagnétiques homochiraux, antimérons et bimères réalisés dans des antiferromagnétiques synthétiques, Nature Communications (2024). DOI :10.1038/s41467-024-45375-z
Informations sur le journal : Communications naturelles
Fourni par l'Université Johannes Gutenberg de Mayence
