En utilisant un nouveau type de caméra qui prend des instantanés extrêmement rapides avec une résolution extrêmement élevée, il est désormais possible d'observer le comportement des matériaux magnétiques à l'échelle nanométrique. Ce comportement est plus chaotique qu'on ne le pensait auparavant, comme indiqué dans Matériaux naturels le 17 mars. Le comportement observé modifie notre compréhension du stockage des données, dit Théo Rasing, l'un des auteurs de l'article.
Étonnamment, il semblerait que le comportement chaotique du matériau magnétique soit hautement significatif en ce qui concerne le transport de l'information magnétique à la plus petite échelle possible. C'est le résultat des recherches menées par le groupe de Theo Rasing à l'université Radboud de Nijmegen, avec des collègues de Stanford, Berlin et Tokyo. L'utilisation a été faite d'un instrument de mesure très spécial - la source de lumière cohérente Linac (LCLS) - un laser à rayons X unique au SLAC National Accelerator Laboratory. Essentiellement, ce laser à rayons X est comme une caméra avec à la fois un temps d'obturation extrêmement court de 100 femtosecondes (un dixième de trillionième de seconde) et une résolution spatiale extrêmement élevée de quelques nanomètres (un milliardième de mètre). Les mesures montrent que le matériau magnétique se comporte complètement différemment à l'échelle nanométrique qu'à l'échelle macroscopique.
Transport de spin à l'échelle nanométrique
Vu à l'échelle atomique, tous les aimants sont constitués de beaucoup de petits aimants, appelés tours. La commutation magnétique pour le stockage des données consiste à inverser le sens d'aimantation des spins :un pôle nord devient un pôle sud, et vice versa. Le matériau magnétique en question contenait deux types de spin de deux éléments différents :le fer (Fe) et le gadolinium (Gd). Les chercheurs ont observé que, à l'échelle nanométrique, les spins étaient inégalement répartis :il y avait des zones avec une quantité de Fe supérieure à la moyenne et des zones avec une quantité de Gd supérieure à la moyenne - d'où des aimants chaotiques.
Il apparaît que la commutation magnétique commence par le transport ultrarapide (~10nm/300fs) des spins entre les zones Fe et les zones Gd, après quoi les collisions entraînent le renversement. Un tel transfert ultrarapide d'informations de spin n'a pas encore été observé à une si petite échelle.
Avenir :plus petit est plus rapide
Ces résultats permettront de développer à l'avenir des nano-aimants ultrarapides dans lesquels le transfert de spin est encore optimisé grâce à la nanostructuration. Cela ouvrira des voies pour un stockage de données magnétiques encore plus petit et plus rapide.
