Les ordinateurs traitent et transfèrent des données par le biais de courants électriques traversant de minuscules circuits et fils. Comme ces courants rencontrent une résistance, ils créent de la chaleur qui peut nuire à l'efficacité et même à la sécurité de ces appareils.

Pour minimiser les pertes de chaleur et optimiser les performances de la technologie basse consommation, les chercheurs explorent d'autres moyens de traiter l'information qui pourraient être plus éconergétiques. Une approche que les chercheurs du département américain de l'Énergie (DOE) Argonne National Laboratory explorent consiste à manipuler le spin magnétique des électrons, un domaine scientifique connu sous le nom de spintronique.

« En spintronique, vous pouvez considérer l'information comme un aimant pointant dans un sens et un autre aimant pointant dans la direction opposée, ", a déclaré Axel Hoffman, scientifique en matériaux d'Argonne. "Nous sommes intéressés par la façon dont nous pouvons utiliser l'excitation magnétique dans les applications, car le traitement de l'information de cette manière dépense moins d'énergie que le transport de l'information à travers une charge électrique."

Dans un rapport publié dans Lettres nano , Hoffman et d'autres chercheurs révèlent de nouvelles informations sur les propriétés d'un isolant magnétique candidat aux applications de dispositifs à faible puissance ; leurs connaissances constituent les premiers jalons vers le développement du haut débit, électronique de faible puissance qui utilise le spin des électrons plutôt que la charge pour transporter l'information.

Le matériel qu'ils ont étudié, grenat de fer yttrium (YIG), est un isolant magnétique qui génère et transmet efficacement le courant de spin et dissipe peu d'énergie. En raison de sa faible dissipation, YIG a été utilisé dans les technologies micro-ondes et radar, mais les découvertes récentes des effets spintroniques associés à YIG ont incité les chercheurs à explorer les applications spintroniques potentielles.

Dans leur rapport, Les chercheurs d'Argonne caractérisent la dynamique de spin associée à un échantillon à petite échelle de YIG lorsque ce matériau est exposé à un courant électrique.

"C'est la première fois que quelqu'un mesure la dynamique de rotation sur un échantillon de cette taille, " a déclaré Benjamin Jungfleisch, un post-doctorant Argonne et auteur principal du rapport. « Comprendre le comportement à petite taille est crucial, car ces matériaux doivent être petits pour avoir le potentiel d'être intégrés avec succès dans des appareils à faible consommation. »

Les chercheurs ont attaché l'échantillon YIG à des nanofils de platine en utilisant la lithographie par faisceau électrique, créant une structure YIG/platine de taille micrométrique. Ils ont ensuite envoyé un courant électrique à travers le platine pour exciter le YIG et entraîner la dynamique de spin. Ils ont ensuite pris des mesures électriques pour caractériser la dynamique de magnétisation et mesurer comment cette dynamique a changé en rétrécissant le YIG.

"Lors du rétrécissement des matériaux, ils peuvent se comporter de différentes manières, des moyens qui pourraient constituer un obstacle à l'identification et à l'actualisation de nouvelles applications potentielles, " dit Hoffman. " Ce que nous avons observé, c'est que, bien qu'il y ait de petits détails qui changent lorsque YIG est réduit, il ne semble pas y avoir d'obstacle fondamental qui nous empêche d'utiliser les approches physiques que nous utilisons pour les petits appareils électriques. »

Le rapport, intitulé « Nano-aimants isolants entraînés par un couple de rotation, " est publié dans Lettres nano .