Découverte d’un troisième type de magnétisme
Les scientifiques ont récemment développé et capturé des images d’une nouvelle substance magnétique appelée matériau altermagnétique. Contrairement à certaines découvertes qui mettent des décennies à se concrétiser après avoir été théorisées, l’altermagnétisme a rapidement attiré l’attention de la communauté scientifique. Dans un nouvel article publié dans la revue à comité de lecture Nature, les chercheurs démontrent leur capacité à ajuster précisément ces matériaux pour créer des directions de magnétisme spécifiques.
Ils ont même confirmé une théorie audacieuse mais bien étayée : l’altermagnétisme pourrait fusionner le ferromagnétisme avec l’antiferromagnétisme, traditionnellement considérés comme des forces opposées. Bien que cette découverte n’affecte pas les objets du quotidien comme les aimants de réfrigérateur, elle pourrait représenter une percée pour ceux qui travaillent sur des supraconducteurs et des matériaux topologiques à des températures proches du zéro absolu, marquant ainsi une avancée significative dans ces domaines.
Types de magnétisme
Les matériaux ferromagnétiques standard (un terme signifiant “fer conducteur”) fonctionnent en exerçant une force sur les objets à proximité faits de fer ou d’autres éléments magnétiques et alliages. En revanche, l’antiferromagnétisme décrit comment les aimants interagissent de manière subtile et presque imperceptible avec des matériaux qui ne contiennent pas de fer.
Les électroaimants — créés en faisant passer un courant électrique dans un fil enroulé — fonctionnent de manière similaire mais avec une plus grande force, s’appuyant sur le courant électrique. Le champ magnétique terrestre, par exemple, est en partie dû à son noyau métallique en fusion en rotation, qui se comporte comme un électroaimant.
Dans un altermagnétisme, cependant, la direction du spin — qui détermine le magnétisme — peut changer à travers le “grille” créée par un cristal idéal. Il s’agit d’un matériau avec des motifs cristallins parfaitement organisés, sans défauts, changements directionnels ou autres imperfections naturelles. Par exemple, de nombreux diamants naturels sont des cristaux idéaux, ce qui contribue à leur clarté exceptionnelle. Les métaux peuvent également former des cristaux idéaux.
Utilisation de la microscopie électronique à émission de photoélectrons pour cartographier le magnétisme dans le tellurure de manganèse
Dans cette expérience, les scientifiques ont utilisé la microscopie électronique à émission de photoélectrons polarisée (PEEM) pour révéler les influences magnétiques, en cartographiant toute la structure en grille du tellurure de manganèse cristallin (MnTe). Leur représentation visuelle a affiché la structure cristalline sous-jacente, avec des flèches sur la grille indiquant les directions du magnétisme à chaque point. Les chercheurs ont également pu manipuler les points de spin magnétique.
Plus tôt cette année, les chercheurs ont présenté les premières preuves expérimentales de l’altermagnétisme, mais sans capturer le matériau avec autant de détails.
Dans cette étude, ils ont utilisé un microscope à impulsion, focalisé sur une zone spécifique du matériau, pour observer comment ses électrons tournaient, ce qui est crucial pour comprendre le magnétisme. Ce travail récent représente un progrès majeur dans l’imagerie des altermagnètes en action.
Les nanomatériaux suscitent un grand intérêt dans de nombreux domaines de recherche. Les ordinateurs quantiques fonctionnent à cette échelle, bien qu’ils soient encore loin d’être pratiques en dehors de laboratoires hautement contrôlés.
Les matériaux altermagnétiques pourraient également révolutionner la spintronique, l’étude et l’optimisation des dispositifs à l’état solide—y compris les disques SSD (Solid-State Drives) dans les ordinateurs et smartphones—qui utilisent le spin des électrons. Bien que les ferromagnétiques traditionnels remplissent leur rôle, ils ne sont pas parfaits et peuvent provoquer des interférences, brouillant les bits de données séparés.
À l’échelle nanométrique, tout ce que nous stockons dans nos appareils dépend du mouvement coordonné des électrons. Si ces matériaux peuvent être améliorés, cela pourrait mener à une plus grande efficacité, une capacité de stockage accrue dans le même espace, et une réduction de la perte de données lors de l’accès. De plus, comme le notent les scientifiques dans leur article, les altermagnètes pourraient faire progresser le développement de supraconducteurs pratiques et de matériaux topologiques.
Lire l’article original sur : Popular Mechanics
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