Imagerie et contrôle nanométrique d'un nouveau type de magnétisme

Les altermagnétiques combinent le meilleur des deux mondes : les ferromagnétiques, qui sont les aimants habituels sur les réfrigérateurs, et les antiferromagnétiques, qui ont des propriétés fascinantes mais sont difficiles à contrôler. Leur découverte expérimentale par le même consortium, mais dirigé par l'EPFL et l'Institut Paul Scherrer (PSI), a été publiée plus tôt cette année et a fait partie des finalistes pour le Science breakthrough of the year 2024.

Les espoirs suscutés par les altermagnétiques résident dans le fait que leur réponse de lecture est similaire à celle des ferromagnétiques, mais qu'ils n'ont pas de champ magnétique parasite. Cela permet de fabriquer des bits magnétiques plus petits qui peuvent être commutés à des fréquences beaucoup plus élevées et avec moins d'énergie. Pour franchir l'étape suivante vers de telles applications, il est essentiel de comprendre la structure des domaines et de trouver des moyens de la contrôler. « Dans nos travaux précédents, nous avons mesuré le comportement des électrons et leur spin dans l'espace réciproque, mais nous n'avions pas d'image directe de la façon dont ils s'organisent dans l'espace réel », explique le professeur Hugo Dil. Dans ce nouveau travail, les scientifiques ont utilisé les capacités d'imagerie avancées du synchrotron MaxIV en Suède pour prendre des images à l'échelle nanométrique de l'orientation du spin. « Il était étonnant de voir comment les six domaines possibles se rejoignent en des points particuliers, appelés vortex ou anti-vortex, et que nous pouvons les déplacer grâce à des champs magnétiques », poursuit Hugo Dil. Cela a ouvert la voie à l'étape suivante, qui consiste à créer des mono-domaines par micro-usinage, qui se comportent alors comme des mono-bits magnétiques.

Le grand public sera probablement impressionné par la structure et le contrôle des domaines et leur potentiel d'application, mais pour les spécialistes du domaine, c'est aussi le fait que l'on puisse obtenir des images d'une telle qualité qui est très prometteur. « Cela souligne une fois de plus l'importance du développement de nouvelles techniques et de leur disponibilité dans des installations ou des plateformes de recherche à grande échelle », conclut le professeur Dil.