Des scientifiques manipulent des aimants à l’échelle atomique – Technoguide

De futures technologies de traitement de données rapides et écoénergétiques se profilent à l’horizon après qu’une équipe internationale de scientifiques ait manipulé avec succès des aimants au niveau atomique.

Le physicien Dr Rostislav Mikhaylovskiy de l’Université de Lancaster a déclaré: «Avec les tendances d’efficacité qui stagnent de la technologie actuelle, les nouvelles approches scientifiques sont particulièrement précieuses. Notre découverte du contrôle ultra-rapide du magnétisme à commande atomique ouvre de vastes voies pour les futures technologies de traitement des données rapides et écoénergétiques essentielles pour répondre à notre faim de données. “

Les matériaux magnétiques sont largement utilisés dans la vie moderne avec des applications allant des aimants de réfrigérateur aux centres de données de Google et d’Amazon utilisés pour stocker des informations numériques.

Ces matériaux hébergent des milliards de moments magnétiques élémentaires mutuellement alignés ou «spins», dont l’alignement est largement régi par la disposition des atomes dans le réseau cristallin.

La rotation peut être considérée comme une «aiguille de boussole» élémentaire, généralement représentée sous la forme d’une flèche indiquant la direction des pôles Nord vers Sud. Dans les aimants, tous les spins sont alignés dans la même direction par la force appelée interaction d’échange. L’interaction d’échange est l’un des effets quantiques les plus puissants qui est responsable de l’existence même des matériaux magnétiques.

La demande sans cesse croissante d’un traitement efficace des données magnétiques nécessite de nouveaux moyens pour manipuler l’état magnétique et la manipulation de l’interaction d’échange serait le moyen le plus efficace et finalement le plus rapide de contrôler le magnétisme.

Pour atteindre ce résultat, les chercheurs ont utilisé le stimulus le plus rapide et le plus puissant disponible: l’excitation par impulsion laser ultra-courte. Ils ont utilisé la lumière pour stimuler optiquement des vibrations atomiques spécifiques du réseau cristallin de l’aimant qui perturbaient et déformaient considérablement la structure du matériau.

Les résultats de cette étude sont publiés dans la revue Nature Materials par l’équipe internationale de Lancaster, Delft, Nimègue, Liège et Kiev.

Le doctorant Jorrit Hortensius de l’Université technique de Delft a déclaré: “Nous secouons optiquement le treillis d’un aimant qui est composé de petits moments magnétiques alternés de haut en bas et qui n’a donc pas d’aimantation nette, contrairement aux aimants de réfrigérateur familiers.”

Après avoir secoué le cristal pendant une très courte période de temps, les chercheurs ont mesuré comment les propriétés magnétiques évoluent directement dans le temps. Suite à l’agitation, le système magnétique de l’antiferromagnétique change, de sorte qu’une aimantation nette apparaît: pendant une fraction de temps, le matériau devient similaire aux aimants de réfrigérateur de tous les jours.

Tout cela se produit dans un délai sans précédent de moins de quelques picosecondes (millionième de millionième de seconde). Cette durée est non seulement d’un ordre de grandeur plus courte que la durée d’enregistrement des disques durs d’ordinateurs modernes, mais correspond également exactement à la limite fondamentale de la commutation de magnétisation.

Le Dr Rostislav Mikhaylovskiy de l’Université de Lancaster explique: «On a longtemps pensé que le contrôle du magnétisme par les vibrations atomiques était limité aux excitations acoustiques (ondes sonores) et ne pouvait pas être plus rapide que les nanosecondes. Nous avons réduit le temps de commutation magnétique de 1000 fois ce qui est une étape majeure en soi. “

Le Dr Dmytro Afanasiev de l’Université technique de Delft ajoute: “Nous pensons que nos découvertes stimuleront d’autres recherches pour explorer et comprendre les mécanismes exacts régissant le contrôle ultra-rapide de l’état magnétique par réseau.”

Source de l’histoire:

Matériel fourni par l’Université de Lancaster. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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