Comment l''effet magnéto-élastique peut contrôler les propriétés magnétiques des nanoéléments

Les appareils associés aux technologies de l''information et de la communication (TIC) dépendent en grande partie de leur capacité à exploiter les propriétés magnétiques des matériaux, en particulier pour la mémoire et les traitements informatiques. S''appuyant sur des travaux réalisés dans le cadre du projet MULTIREV, financé par l''UE, des chercheurs ont récemment publié un article dans Nature. Ils y expliquent comment ils ont utilisé une imagerie dynamique de pointe pour visualiser les ondes (acoustiques) de déformation dans les cristaux, mesurant l''effet sur les éléments nanomagnétiques.

Leurs résultats offrent la perspective d''une magnétisation contrôlée à faible puissance de petits éléments magnétiques, au bénéfice des applications de TIC. La méthode est d''autre part transférable à l''étude des contraintes dynamiques dans un éventail de processus et de produits tels que les nanoparticules, les réactions chimiques et la cristallographie.

Quantifier l''effet magnéto-élastique

Face à une demande croissante pour améliorer le stockage et le traitement des données, la course est lancée pour trouver des moyens plus efficaces de modifier les propriétés magnétiques des matériaux, en particulier à l''échelle nanométrique. Les chercheurs participant à cette étude ont étudié les modifications des propriétés magnétiques causées par la déformation élastique d''un matériau magnétique. Ce changement peut être induit par des champs magnétiques mais cela nécessite des courants de forte puissance.

L''équipe s''est donc intéressée à la façon dont une contrainte (ou déformation) dynamique accompagne une onde acoustique de surface (SAW) et provoque ainsi des modifications de la magnétisation, à l''échelle nanométrique. Les chercheurs ont pu mener l''étude quantitative après avoir mis au point une technique expérimentale basée sur la microscopie stroboscopique aux rayons X. Élément essentiel, cette étude a été réalisée à l''échelle de la picoseconde, à la différence des précédentes études qui avaient été réalisées à des échelles temporelles beaucoup plus grossières (millisecondes à secondes).

L''équipe a pu démontrer que les SAW pouvaient contrôler la commutation de la magnétisation dans des éléments magnétiques nanométriques au-dessus d''un cristal. Les résultats indiquent que les SAW provoquent un changement des propriétés des carrés magnétiques, provoquant la croissance ou le rétrécissement des domaines magnétiques, selon la phase des SAW.

Fait intéressant, en effectuant simultanément une imagerie du développement de la déformation et de la dynamique de magnétisation des nanostructures, l''équipe a constaté que les modes de magnétisation ont une réponse différée aux modes de déformation, et que ce phénomène était réglable en fonction de la configuration du domaine magnétique.

Des capteurs magnétiques économes en énergie

Le projet MULTIREC a été mis en place pour développer un capteur multi-révolution moins cher et plus simple que les modèles actuellement disponibles. Utilisés dans des industries telles que l''automobile et l''automatisation, ces capteurs sont capables de détecter des rotations multiples de composants. La génération actuelle de capteurs se caractérise cependant par une architecture complexe, une applicabilité limitée et un coût élevé.

Le remplacement des capteurs non magnétiques par un dispositif magnétique non volatil et énergétiquement autonome a été au cœur du plan de l''équipe pour démontrer la validité du concept. Cette avancée laisse entrevoir la possibilité d''un changement progressif du nombre de révolutions qu''il est possible de détecter, et ce jusqu''à plusieurs milliers de révolutions.

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