Nouvelle méthode lumière débloque stockage futur données

Les skyrmions sont de minuscules tourbillons semblables à des tornades dans le champ magnétique d'un matériau. En raison de leur petite taille et de leur mouvement rapide, les skyrmions peuvent être utilisés pour une manipulation plus rapide des données, ce qui en fait des candidats idéaux pour le stockage de données de la prochaine génération.

Aujourd'hui, des scientifiques dirigés par Fabrizio Carbone à l'EPFL ont créé une nouvelle technique basée sur la lumière pour produire des skyrmions de manière ordonnée et utilisable. L'équipe a produit les skyrmions sur de l'oxyde de cuivre sélénite (Cu₂ OSeO₃), qui appartient à une classe de matériaux connus sous le nom d'"isolants de Mott", dont les électrons sont "coincés sur place", incapables de se déplacer et de conduire l'électricité. Les isolants de Mott sont utilisés pour étudier des phénomènes quantiques fondamentaux, tels que l'émergence de phases magnétiques exotiques, et ils sont souvent utilisés dans la recherche sur l'informatique quantique et l'électronique, à haut rendement énergétique.

Dans leur nouvelle méthode, les chercheurs ont soumis le matériau Cu₂ OSeO₃ à des impulsions laser pour l'exciter. Chaque salve de laser a été émise à des longueurs d'onde proches de l'infrarouge (780 nm et 1200 nm) et a duré environ un quadrillionième de seconde.

En contrôlant précisément ces impulsions laser, les scientifiques ont réussi à déclencher une nouvelle phase de skyrmion dans le matériau. Une fois créés, les skyrmions se sont réarrangés et sont restés stables pendant plusieurs minutes, ce qui est crucial pour un stockage de données fiable et non volatile qui garantit que les informations restent intactes pendant les pannes de courant et autres perturbations.

"Nous avons découvert que nous pouvions induire la formation de skyrmions magnétiques avec un laser dans une région du diagramme de phase [un graphique montrant les différents états d'un matériau dans différentes conditions] où ils ne sont pas censés exister", explique M. Carbone. "Par analogie, c'est comme si l'on pouvait utiliser la lumière pour transformer l'eau en glace à une température supérieure à 0°C."

Il ajoute: "Nous montrons également qu'il n'existe pas d'autre protocole, d'augmentation de la température ou de balayage du champ magnétique [réglage de l'intensité ou de la direction d'un champ magnétique] qui permette d'obtenir des skyrmions".

Autres contributeurs

• Institut Max Planck pour la structure et la dynamique de la matière
• Laboratoire de magnétisme quantique de l'EPFL
• Installation de croissance de cristaux de l'EPFL
• Université de Lund