Le magnétisme se produit en fonction du comportement des électrons. Par exemple, les particules élémentaires peuvent générer un courant électrique avec leur cost et ainsi induire un champ magnétique. Cependant, le magnétisme peut également résulter de l’alignement collectif des moments magnétiques (spins) dans un matériau. Ce qui n’était pas attainable jusqu’à présent, cependant, c’est de modifier continuellement le form de magnétisme d’un cristal. C’est exactement ce qu’une équipe de recherche internationale dirigée par le professeur Andrej Pustogow de la TU Wien a réussi à faire : modifier le magnétisme « en appuyant sur un bouton ». Pour cela, l’équipe a continuellement modifié les interactions magnétiques dans un monocristal en appliquant une pression. Les chercheurs ont récemment publié leurs résultats dans la revue Bodily Review Letters.
Le magnétisme est fascinant
Les gens sont fascinés par le magnétisme depuis des milliers d’années et il a rendu possibles de nombreuses programs procedures. Des boussoles aux moteurs électriques en passant par les générateurs, ces appareils et d’autres n’existeraient pas sans le ferromagnétisme. Si le ferromagnétisme est déjà bien étudié, la recherche fondamentale s’intéresse de in addition en moreover à d’autres formes de magnétisme. Ceux-ci présentent un intérêt particulier pour le stockage sécurisé des données et comme plates-formes potentielles pour les ordinateurs quantiques. « Cependant, rechercher de nouvelles formes de magnétisme et les contrôler pleinement est une entreprise extrêmement difficile », explique Andrej Pustogow, responsable de l’étude.
Ferromagnétisme et antiferromagnétisme
Les spins peuvent être visualisés comme de petites aiguilles de boussole qui peuvent s’aligner dans un champ magnétique externe et avoir elles-mêmes un champ magnétique. Dans le cas du ferromagnétisme, utilisé dans les aimants permanents, tous les spins électroniques s’alignent parallèlement les uns aux autres. Dans certains agencements de spins électroniques, par exemple dans les réseaux cristallins carrés ordinaires de variety damier, un alignement antiparallèle des spins est également doable : les spins voisins pointent toujours alternativement dans des directions opposées. Avec les réseaux triangulaires (ou les réseaux dans lesquels apparaissent des structures triangulaires, comme le réseau kagome moreover complexe), un arrangement complètement antiparallèle n’est pas achievable : si deux coins d’un triangle ont des instructions de rotation opposées, le côté restant doit correspondre à l’une des deux directions.. Les deux choices – faire tourner vers le haut ou vers le bas – sont alors exactement équivalentes. « Cette possibilité de multiples alternatives identiques est connue sous le nom de » aggravation géométrique « et se produit dans les constructions cristallines avec des spins électroniques disposés en réseaux triangulaires, kagome ou en nid d’abeilles », explique Pustogow. En conséquence, des paires de excursions disposées de manière aléatoire sont formées, certains tours ne trouvant pas du tout de partenaire. « Les times magnétiques non appariés restants pourraient être intriqués les uns avec les autres, manipulés avec des champs magnétiques externes et ainsi utilisés pour le stockage de données ou des opérations de calcul dans des ordinateurs quantiques », explique le physicien du solide Pustogow.
Annoyance modifiée par la pression
« Dans les matériaux réels, nous sommes encore loin d’un tel état de annoyance idéale. Tout d’abord, nous devons pouvoir contrôler avec précision la symétrie du réseau cristallin et donc les propriétés magnétiques », explique Andrej Pustogow. Bien que des matériaux présentant une forte frustration géométrique puissent déjà être produits, un changement continu d’une faible aggravation à une forte frustration et vice versa n’a pas encore été possible, surtout pas dans un seul et même cristal. Afin de modifier le magnétisme du matériau étudié « en appuyant sur un bouton », les chercheurs ont mis le cristal sous pression. Partant d’une structure kagome, le réseau cristallin a été déformé par une contrainte uniaxiale, ce qui a modifié les interactions magnétiques entre les électrons. « Nous utilisons une pression mécanique pour forcer le système dans une route magnétique préférée. Comme parfois dans la vraie vie, le anxiety réduit la irritation car or truck une décision nous est imposée et nous n’avons pas à la prendre nous-mêmes », explique Andrej Pustogow. L’équipe a réussi à augmenter la température de changeover de stage magnétique de as well as de dix pour cent. « Cela peut sembler peu à première vue, mais si le stage de congélation de l’eau était augmenté de dix pour cent, par exemple, elle gelerait à 27 °C – avec de graves conséquences pour le monde tel que nous le connaissons », explique Pustogow.. Alors que dans le cas actuel, la irritation géométrique a été réduite par la pression mécanique, l’équipe de recherche vise désormais une augmentation de la irritation afin d’éliminer complètement l’antiferromagnétisme et de réaliser un liquide à spin quantique comme décrit ci-dessus. « La possibilité de contrôler activement la annoyance géométrique through une contrainte mécanique uniaxiale ouvre la porte à des manipulations insoupçonnées des propriétés des matériaux ‘en appuyant sur un bouton' », résume Andrej Pustogow.
