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Ingénierie: pour la première fois, des skyrmions, dont la charge topologique vaut 2, ont été mis en évidence dans un matériau!____¤201402
Des travaux, dont les résultats ont été publiés dans la revue Nature Communications, ont permis, pour la première fois, de mettre en évidence dans un matériau, en l'occurence un oxyde de manganèse en couches, des skyrmions dont la charge topologique vaut 2.
Comme il «est possible de les manipuler avec des courants surfaciques mille fois plus faibles» que dans le cas des murs de domaine d'aimantation de la spintronique, cette avancée représente «un pas de plus en direction de mémoires magnétiques du futur basées sur des skyrmions».
Il faut, en effet, savoir que, pour repousser «les limites de la miniaturisation des puces électroniques et des mémoires magnétiques», on est amené actuellement à manipuler avec des courants d’électrons polarisés (de «spin majoritairement orienté dans une direction») des paquets d'électrons définissant des domaines d’aimantation différents dans un solide (séparés par des «murs de domaine, zones de transition plus ou moins épaisses entre ces domaines»). Cependant, cette voie de recherche se heurte au fait que les densités surfaciques de courant nécessaires apparaissent très élevées.
Aussi, l'autre voie de recherche explorée par l'étude ici présentée est celle des particules de Skyrme, baptisées skyrmions en l'honneur du physicien britannique Tony Skyrme, qui, il y a plus plus d’un demi-siècle «avait cherché à faire le lien entre certains hadrons» et les solitons, «des sortes de paquets d’énergie stables découverts dans des milieux décrits par des équations non linéaires aux dérivées partielles».
On peut se représenter les skyrmions «comme des tourbillons emportant du moment cinétique dans des milieux continus, par exemple des paquets d’atomes avec leur spin (un moment cinétique intrinsèque) orienté dans un champ magnétique». Ces «sortes de cyclones» possèdent, selon leur sens de rotation, «une charge topologique 1 ou -1».
L'identification dans cette étude de skyrmions dont la charge topologique vaut 2, c'est à dire de «molécules de skyrmions, qui en comprennent 2 de charge 1», est un encouragement pour persévérer dans cette voie de recherche, d'autant plus que les skyrmions magnétiques nécessitent pour exister «moins d’atomes que les domaines magnétiques des mémoires actuelles» et qu'ils «sont plus faciles à manipuler que les murs de domaine» (lesquels sont également «des solitons topologiques»).
Tags : Ingénierie, physique, spintronique, 2014, mémoires, solitons, spin, skyrmions, charge topologique, oxyde de manganèse, aimantation, moment cinétique
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