La modification rapide des propriétés magnétiques est essentielle pour les dispositifs magnétiques de faible puissance. Le projet MULTIREV financé par l'UE a contribué à une étude qui exploite le couplage magnétoélastique, pour la conception de nano-dispositifs à contrainte contrôlée.

Les dispositifs des technologies de l'information et des communications (TIC) reposent en grande partie sur la capacité d'exploiter les propriétés magnétiques des matériaux, notamment pour la mémoire de calcul et le traitement. Des chercheurs, en s'appuyant sur les travaux menés dans le cadre du projet MULTIREV financé par l'UE, a récemment publié un article dans La nature dans lequel ils décrivent comment ils ont utilisé l'imagerie dynamique de pointe pour visualiser les ondes de déformation (sonores) dans les cristaux, mesurer l'effet sur les éléments nanomagnétiques.

Leurs découvertes offrent à la fois la perspective d'une magnétisation contrôlée à faible puissance de petits éléments magnétiques, bénéfique pour les applications TIC. En outre, la méthodologie est transférable pour l'étude des contraintes dynamiques dans une gamme de processus et de produits tels que les nanoparticules, réactions chimiques et cristallographie.

Quantifier l'effet magnétoélastique

Avec la demande sans cesse croissante d'un meilleur stockage et traitement des données, la course est lancée pour des moyens plus efficaces de modifier les propriétés magnétiques des matériaux, surtout à l'échelle nanométrique. Les chercheurs de cette étude étudiaient le changement des propriétés magnétiques causé par la déformation élastique d'un matériau magnétique. Ce changement peut être induit par des champs magnétiques mais cela nécessite des courants de charge de forte puissance.

L'équipe a donc spécifiquement étudié comment la contrainte dynamique (ou déformation) accompagne une onde acoustique de surface (SAW) et induit ainsi des changements de magnétisation, à l'échelle nanométrique. Ils ont pu mener l'étude quantitative après le développement d'une technique expérimentale basée sur la microscopie stroboscopique à rayons X. Surtout, l'étude a été menée à l'échelle de temps de la picoseconde, contrairement aux études précédentes qui avaient principalement été menées à des échelles de temps significativement plus lentes (de la seconde à la milliseconde).

L'équipe a pu démontrer que les SAW pouvaient contrôler la commutation de la magnétisation dans des éléments magnétiques à l'échelle nanométrique au-dessus d'un cristal. Les résultats ont indiqué que les SAW ont influencé un changement dans la propriété des carrés magnétiques, provoquant la croissance ou le rétrécissement des domaines magnétiques en fonction de la phase SAW.

De façon intéressante, en imageant simultanément l'évolution de la dynamique de déformation et d'aimantation des nanostructures, l'équipe a découvert que les modes d'aimantation ont une réponse retardée aux modes de déformation, et que cela était ajustable en fonction de la configuration du domaine magnétique.

Capteurs magnétiques écoénergétiques

Le projet MULTIREV a en effet été mis en place pour développer un capteur multi-tours moins coûteux et simplifié que ceux actuellement disponibles. Ces capteurs détectent plusieurs rotations de composants dans des industries telles que l'automobile et l'automatisation. Cependant, la génération actuelle a tendance à avoir une architecture complexe, avec une applicabilité limitée et a un coût élevé.

La clé du plan de l'équipe du projet pour développer une preuve de concept était le remplacement des capteurs non magnétiques par un dispositif magnétique non volatil, qui serait autosuffisant en énergie. Cela ouvre à son tour la possibilité d'un changement progressif du nombre de tours possibles à détecter, jusqu'à des milliers de révolutions.