par Shao Dingfu, Zhao Weiwei, Instituts Hefei des sciences physiques, Académie chinoise des sciences
Un groupe de physiciens des Instituts de sciences physiques Hefei (HFIPS) de l’Académie chinoise des sciences (CAS) a révélé un secret des antiferromagnétiques, qui pourrait accélérer la spintronique, une technologie de stockage et de traitement de données de nouvelle génération pour surmonter le goulot d’étranglement de l’électronique numérique moderne.
Cette constatation a été rapportée dans Lettres d’examen physique.
La spintronique est un domaine en plein développement qui utilise le spin des électrons dans les matériaux magnétiques pour coder l’information. Les courants électriques polarisés en spin jouent un rôle central dans la spintronique, en raison des capacités de manipulation et de détection des directions des moments magnétiques pour l’écriture et la lecture des 1 et des 0. Actuellement, la plupart des dispositifs spintroniques sont basés sur des ferromagnétiques, où les magnétisations nettes peuvent efficacement polariser les courants électriques.
Les antiferromagnétiques, avec des moments magnétiques opposés alignés en alternance, sont moins étudiés mais peuvent promettre des dispositifs spintroniques encore plus rapides et plus petits. Cependant, les antiferromagnétiques ont une magnétisation nette nulle et on pense donc généralement qu’ils transportent uniquement des courants neutres en spin inutiles pour la spintronique. Alors que les antiferromagnétiques sont constitués de deux sous-réseaux magnétiques alignés antiparallèlement, leurs propriétés sont considérées comme étant « moyennes » sur les sous-réseaux, ce qui les rend indépendants du spin.
Le professeur Shao Ding-Fu, qui dirigeait l’équipe, a un point de vue différent sur cette recherche. Il a imaginé que les antiferromagnétiques colinéaires pouvaient fonctionner comme des « circuits électriques » avec les deux sous-réseaux magnétiques connectés en parallèle. Avec cette simple image intuitive à l’esprit, le professeur Shao et ses collaborateurs ont théoriquement prédit que les sous-réseaux magnétiques pourraient polariser le courant électrique localement, entraînant ainsi des courants de spin échelonnés cachés dans le courant globalement neutre en spin.
Il a surnommé ces courants de spin décalés « courants de spin de Néel » d’après Louis Néel, lauréat du prix Nobel, qui a remporté le prix en raison des travaux fondamentaux et des découvertes concernant l’antiferromagnétisme.
Les courants de spin de Néel sont une nature unique des antiferromagnétiques qui n’a jamais été reconnue. Il est capable de générer des propriétés dépendantes du spin utiles qui étaient auparavant considérées comme incompatibles avec les antiferromagnétiques, telles qu’un couple de transfert de spin et une magnétorésistance tunnel dans les jonctions tunnel antiferromagnétiques, cruciales pour l’écriture électrique et la lecture d’informations dans la spintronique antiferromagnétique.
« Notre travail a révélé un potentiel jusqu’alors inexploré des antiferromagnétiques et a proposé une solution simple pour obtenir une lecture et une écriture efficaces pour la spintronique antiferromagnétique », a déclaré le professeur Shao Ding-Fu.
Plus d’information:
Ding-Fu Shao et al, Courants de spin de Néel dans les antiferromagnétiques, Lettres d’examen physique (2023). DOI : 10.1103/PhysRevLett.130.216702
Fourni par Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences