Un état magnétique récemment observé pourrait déverrouiller des puces mémoire ultra-rapides

Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology ont démontré une forme de magnétisme entièrement nouvelle dans un matériau cristallin synthétisé. Ils l'appellent magnétisme à onde p.

Cette découverte est importante car la capacité de contrôler les spins des électrons de cette manière offre une voie prometteuse vers le développement de dispositifs de mémoire « spintroniques » plus rapides et plus économes en énergie comme alternative à l'électronique actuelle.

Voici un bref aperçu de cette avancée. Dans un ferromagnétique classique, les électrons de ses atomes ont tous la même orientation de spin. Dans les antiferromagnétiques (comme certains alliages et oxydes métalliques), les électrons ont des spins alternés, ce qui fait qu'ils ne présentent pas de magnétisation macroscopique.

Dans un échantillon cristallin d'iodure de nickel ultra-mince, l'équipe a observé que les spins des atomes de nickel étaient disposés en spirale sur l'ensemble du réseau du matériau. Ce motif unique pouvait spiraler selon deux orientations différentes et être inversé grâce à un faible champ électrique émis par un faisceau de lumière polarisée circulairement.

L'ordre magnétique en spirale (flèches bleu clair) sur le réseau triangulaire de NiI2 (les sphères noires représentent les atomes de Ni) permet un magnétisme à onde p commutable électriquement (lignes blanches en dents de scie). Image reproduite avec l'aimable autorisation des chercheurs

Cela peut s'avérer utile pour développer de nouveaux dispositifs performants, comme des puces mémoire pour ordinateurs. « Avec un tel courant de spin, on peut réaliser des choses intéressantes au niveau du dispositif. Par exemple, on pourrait inverser des domaines magnétiques pour contrôler un bit magnétique », explique le chercheur Riccardo Comin, auteur de l'article paru dans la revue Nature le mois dernier . « Ces effets spintroniques sont plus efficaces que l'électronique conventionnelle, car ils ne font que déplacer des spins, et non des charges. Cela signifie qu'ils ne sont soumis à aucun effet de dissipation générant de la chaleur, ce qui est essentiellement la cause de la surchauffe des ordinateurs. »

Pour résumer, la spintronique est un domaine relativement nouveau qui cherche à utiliser l'orientation des spins des électrons pour stocker des informations et effectuer des opérations logiques, de la même manière que nous utilisons le flux de courants électriques pour représenter les uns et les zéros dans l'électronique actuelle. Voici une explication simple du concept en deux minutes :

Spintronique : la révolution technologique dont vous n'avez probablement jamais entendu parler

Le chercheur Qian Song estime que, puisque cette propriété ne nécessite qu'un faible champ électrique pour être contrôlée, « les aimants à ondes P pourraient économiser cinq ordres de grandeur d'énergie. Ce qui est énorme. »

Il reste encore beaucoup à faire avant que cette nouvelle forme de magnétisme puisse être exploitée dans les futurs dispositifs. Le plus grand défi réside dans le fait que cette propriété a été observée à des températures extrêmement froides d'environ -213 °C. Il nous faudra trouver des matériaux présentant un magnétisme d'onde p à température ambiante avant de pouvoir l'exploiter dans les puces mémoire de nouvelle génération. Mais au moins, nous savons désormais ce qu'il faut rechercher.

https://news.mit.edu/2025/physicists-observe-new-form-magnetism-0605