Les informations sur les structures magnétiques complexes sont cruciales pour comprendre et développer les matériaux spintroniques. Maintenant, un nouvel instrument nommé ALICE II est disponible chez BESSY II. Il permet la diffusion magnétique des rayons X dans l’espace réciproque à l’aide d’un nouveau détecteur de grande surface. Une équipe du HZB et de l’Université technique de Munich a démontré les performances d’ALICE II en analysant les états magnétiques hélicoïdaux et coniques d’un archétype d’hôte skyrmion monocristallin. ALICE II est désormais disponible pour les utilisateurs invités de BESSY II.
Le nouvel instrument a été conçu et construit par le physicien du HZB, le Dr Florin Radu, et le département de conception technique du HZB, en étroite collaboration avec le professeur Christian Back de l’Université technique de Munich et son assistance technique. Il est désormais également disponible pour les utilisateurs invités de BESSY II.
« ALICE II a une capacité unique, à savoir permettre la diffusion magnétique des rayons X dans l’espace réciproque à l’aide d’un nouveau détecteur de grande surface, et cela jusqu’aux angles de réflexion les plus élevés autorisés », explique Radu. Pour démontrer les performances du nouvel instrument, les scientifiques ont examiné un échantillon poli de Cu2OSeO3.
Mott-Insulator examiné
Cu2OSeO3 est un isolant de Mott avec une structure cristalline cubique dépourvue de symétrie d’inversion. Cela se traduit par le développement d’un ordre magnétique hélicoïdal : des spins magnétiques tournant dans le sens des aiguilles d’une montre ou dans le sens inverse des aiguilles d’une montre par rapport à la direction de propagation. L’ion magnétique est le cuivre (Cu) et la chiralité de la texture magnétique ne peut pas être inversée par des stimuli externes. La qualité de l’échantillon, qui est d’une importance capitale, a été assurée par le Dr Aisha Aqueel.
Une nouvelle façon d’étudier les textures magnétiques
Les scientifiques ont pu observer des modulations magnétiques hélicoïdales et coniques sous forme de réflexions satellites autour du pic spéculaire via la diffusion magnétique des rayons X avec des rayons X polarisés circulairement.
« De plus : les informations de chiralité des textures de spin sous-jacentes sont codées comme son intensité dichroïque », souligne Radu. Ces résultats ouvrent une nouvelle voie pour étudier les textures magnétiques chirales et polaires avec une résolution spatiale ultime et à des échelles de temps très courtes typiques des expériences de rayons X synchrotron, et élargissent une gamme de matériaux pour la spintronique topologique via un criblage rapide de matériaux candidats.
La recherche a été publiée dans Science et technologie des matériaux avancés.
V. Ukleev et al, Textures de spin de surface chirales dans Cu2OSeO3 dévoilées par diffusion douce des rayons X dans la géométrie de réflexion spéculaire, Science et technologie des matériaux avancés (2022). DOI : 10.1080/14686996.2022.2131466