La spintronique est considérée comme une technologie d'avenir prometteuse. Mais la recherche n'en est qu'à ses débuts. Grâce à des cristaux composés d'atomes de terres rares, les scientifiques ont peut-être mis au point un élément crucial.
La spintronique pourrait constituer la prochaine génération d'appareils électroniques et permettre la création d'ordinateurs beaucoup plus puissants tout en consommant moins d'énergie. Alors que l'électronique semi-conductrice standard actuelle est basée sur la charge et le mouvement des électrons, la spintronique se concentre sur leur moment angulaire, appelé spin. Cette rotation intrinsèque est liée à un moment magnétique qui peut être utilisé pour traiter l'information. ”Imaginez les spins d'électrons comme de minuscules aiguilles magnétiques attachées aux atomes d'un réseau cristallin et qui communiquent entre elles”, a expliqué le chercheur. Cornelius Krellner, professeur de physique expérimentale à l'université Goethe de Francfort. La façon dont ces aiguilles magnétiques atomiques réagissent entre elles dépend du matériau utilisé et de ses propriétés.
Jusqu'à présent, les expériences de spintronique ont principalement utilisé des matériaux ferromagnétiques dont les aiguilles magnétiques ont tendance à pointer dans une direction. Les antiferromagnétiques peuvent offrir un potentiel encore plus grand, car les spins voisins sont orientés dans des directions opposées, ce qui devrait permettre une commutation encore plus rapide et plus efficace. Le professeur Krellner, en coopération avec plusieurs autres universités européennes, a maintenant réussi à produire précisément de tels antiferromagnétiques sous forme de cristaux. Ils sont basés sur des terres rares, dont les atomes relativement lourds ont de forts moments magnétiques, ce qui en fait des candidats intéressants pour la spintronique.
Au cours de leurs travaux de recherche, qui ont été publiés dans Matériaux naturels, Pour ce faire, l'équipe de scientifiques a étudié sept matériaux contenant différents atomes de terres rares, de l'holmium au praséodyme. Dans son rapport, l'université Goethe explique que le problème du développement de matériaux spintroniques réside dans la nécessité de disposer de “cristaux parfaitement adaptés”, car même les plus petites différences affectent l'ordre magnétique global. Or, le professeur Krellner explique que les procédés de cristallisation conventionnels ne permettent pas de produire les cristaux souhaités. Les terres rares fondent à environ 1000° C, mais le métal précieux rhodium, qui est également nécessaire, ne fond qu'à environ 2000° C.
Indium chaud en solution
L'équipe de recherche a donc utilisé l'indium, un métal technologique, comme solvant : Les terres rares ainsi que les matériaux supplémentaires que sont le rhodium et le silicium s'y sont dissous à des températures de 1500° C. Après avoir maintenu une température constante pendant environ une semaine et l'avoir successivement refroidie, les cristaux se sont formés. L'examen aux rayons X qui a suivi a clairement montré que les atomes de terres rares qu'ils contenaient réagissaient magnétiquement les uns avec les autres très rapidement. L'intensité de cette réaction pouvait même être ajustée pour répondre à des besoins spécifiques.
Cependant, la technologie n'est pas encore prête pour le marché. Jusqu'à présent, les performances magnétiques des cristaux n'ont été convaincantes qu'à des températures inférieures à moins 170 degrés. De nombreuses recherches sont donc encore nécessaires avant que les cristaux de terres rares puissent être utilisés dans de nouveaux types de puces informatiques, par exemple.
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