Figure 1. La structure magnétique, mesurant cinq par cinq millièmes de millimètre (micron) montre une sous-structure en noir et blanc, rappelant le logo de Batman. Les zones noires indiquent une magnétisation dirigée vers le bas, les zones blanches indiquent une magnétisation vers le haut.
Avec une découverte surprenante, une équipe internationale de scientifiques de l'Université Radboud, La Suisse et le Japon démontrent la faisabilité d'une commutation sélective d'aimantation à l'intérieur d'une microstructure en utilisant la lumière laser. Leurs découvertes ouvrent des opportunités pour les supports de stockage d'informations à très haute densité.
La demande pour la vitesse et la densité toujours croissantes du stockage d'informations a déclenché une recherche intense de moyens de contrôler l'état magnétique de minuscules aimants, comme également utilisé dans les disques durs d'ordinateur. Visant à améliorer la vitesse d'enregistrement magnétique et la résolution spatiale, les chercheurs ont essayé de changer la magnétisation des microstructures en utilisant une impulsion laser femtoseconde - un millionième de milliardième de seconde. Cela a conduit à une découverte inattendue…
"Batman" montre la voie
Lorsque la taille de la microstructure magnétique était encore assez grande, de l'ordre du cinq millième de millimètre, la lumière laser n'a pas changé la structure de manière homogène mais a formé un motif semblable à celui d'un « batman » (voir la figure 1). Ce modèle a montré des caractéristiques qui étaient plus petites que la longueur d'onde de la lumière, montrant que l'interaction lumière-matière dépend fortement de l'interférence des ondes lumineuses incidentes et réfléchies. Ainsi, le modèle de commutation peut être contrôlé par la conception de la structure. En utilisant des méthodes de calcul, les auteurs ont confirmé cette hypothèse et ont révélé la faisabilité d'une commutation magnétique à l'échelle nanométrique même pour une impulsion laser non focalisée.
Nouvelles opportunités de stockage de données
Contrôler le modèle de commutation, qui dans ce cas particulier avait une forme ironique de « batman », ouvre de nouvelles opportunités pour le stockage de données à très haute densité, par exemple en enregistrant plusieurs bits d'information dans une même structure magnétique.
Le professeur Theo Rasing de l'Université Radboud déclare :« Depuis que notre groupe à Nimègue a découvert que les impulsions laser femtosecondes sont capables d'inverser la magnétisation, nous avons commencé à travailler sur la façon de minimiser la taille du domaine commuté. Vous pouvez en principe suivre deux approches :réduire les structures ou focaliser la lumière sur un point plus petit. En structurant les matériaux, nous avons en effet découvert que vous pouvez réaliser une commutation sous-longueur d'onde même sur des structures beaucoup plus grandes. En contrôlant l'impulsion laser, cela peut être fait de manière contrôlée. La capacité à détecter les changements magnétiques avec une résolution inférieure à 100 nm était cruciale pour l'ensemble du projet. Nos collaborations à travers les réseaux de l'UE avec les principaux synchrotrons en Europe ont donc joué un rôle décisif pour le succès de ce projet.'
