Les quasi-cristaux sont des matériaux intermétalliques qui ont retenu l’attention des chercheurs visant à faire progresser la compréhension de la physique de la matière condensée. Contrairement aux cristaux normaux, dans lesquels les atomes sont disposés selon un motif répétitif ordonné, les quasi-cristaux ont des motifs ordonnés d’atomes non répétitifs.
Leur structure unique conduit à de nombreuses propriétés exotiques et intéressantes, particulièrement utiles pour des applications pratiques en spintronique et en réfrigération magnétique.
Une variante unique de quasi-cristaux, connue sous le nom de quasi-cristal icosaédrique de type Tsai (iQC) et leurs cristaux cubiques approximatifs (AC), présentent des caractéristiques intrigantes. Il s’agit notamment des ordres ferromagnétiques (FM) et antiferromagnétiques (AFM) à longue portée, ainsi que des phénomènes critiques quantiques non conventionnels, pour n’en nommer que quelques-uns.
Grâce à des ajustements de composition précis, ces matériaux peuvent également présenter des caractéristiques intrigantes telles que le vieillissement, la mémoire et le rajeunissement, ce qui les rend adaptés au développement de dispositifs de stockage magnétiques de nouvelle génération. Malgré leur potentiel, le diagramme de phase magnétique de ces matériaux reste largement inexploré.
Pour en découvrir davantage, une équipe de chercheurs, dirigée par le professeur Ryuji Tamura du Département de science et technologie des matériaux de l’Université des sciences de Tokyo (TUS), en collaboration avec des chercheurs de l’Université de Tohoku, a récemment mené des expériences de magnétisation et de diffraction des neutrons sur poudre (PND) sur le non-Heisenberg Tsai-type 1/1 or-gallium-terbium AC.
« Pour la première fois, les diagrammes de phase du courant alternatif de type non Heisenberg Tsai ont été dévoilés. Cela stimulera la recherche en physique appliquée sur la réfrigération magnétique et la spintronique », a déclaré le professeur Tamura.
Leurs découvertes sont publiés dans la revue Les matériaux aujourd’hui Physique.
Grâce à plusieurs expériences, les chercheurs ont développé le premier diagramme de phase magnétique complet du courant alternatif de type non Heisenberg Tsai, couvrant une large gamme de rapports électron par atome (e/a) (un paramètre crucial pour comprendre la nature fondamentale des CQ). ).
De plus, des mesures utilisant la diffraction de neutrons sur poudre (PND) ont révélé la présence d’un ordre AFM tourbillonnant non coplanaire à un rapport e/a de 1,72 et d’un ordre FM tourbillonnant non coplanaire au rapport e/a de 1,80.
L’équipe a en outre élucidé la règle de sélection des phases ferromagnétiques et antiferromagnétiques des interactions magnétiques en analysant l’orientation relative des moments magnétiques entre les sites voisins les plus proches et les plus proches.
Le professeur Tamura ajoute que leurs découvertes ouvrent de nouvelles portes pour l’avenir de la physique de la matière condensée. « Ces résultats offrent des informations importantes sur l’interaction complexe entre les interactions magnétiques dans les AC non-Heisenberg Tsai. Ils jettent les bases de la compréhension des propriétés intrigantes non seulement des AC non-Heisenberg, mais également des iQC non-Heisenberg qui restent à découvrir. « .
En résumé, cette avancée propulse la physique de la matière condensée et la recherche sur les quasi-cristaux vers des territoires inexplorés, ouvrant la voie à des appareils électroniques avancés et à des technologies de réfrigération de nouvelle génération.
Plus d’information:
Farid Labib et al, Dévoilement d’un diagramme de phase magnétique exotique d’un approximant quasi-cristal non Heisenberg, Les matériaux aujourd’hui Physique (2023). DOI : 10.1016/j.mtphys.2023.101321