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Aimants quantiques flexibles

Certains de nos articles de tous les jours les plus importants, comme les ordinateurs, les équipements médicaux, les chaînes stéréo, les générateurs et plus encore, fonctionnent à cause des aimants. Nous savons ce qui se passe lorsque les ordinateurs deviennent plus puissants, mais qu’est-ce qui pourrait être possible si les aimants devenaient plus polyvalents ? Et si l’on pouvait changer une propriété physique qui définissait leur facilité d’utilisation ? Quelle innovation cela pourrait-il catalyser ?

C’est une question que les scientifiques de recherche du MIT Plasma Science and Fusion Center (PSFC) Hang Chi, Yunbo Ou, Jagadeesh Moodera et leurs co-auteurs explorent dans un nouvel article en libre accès de Nature Communications, « Strain-tunable Berry curvature in quasi-two-dimensional chromium telluride ».

Bien que beaucoup aient observé l’effet Hall anormal dans les matériaux magnétiques, aucun n’avait été en mesure de le manipuler en serrant et/ou en s’étirant – jusqu’à ce que les auteurs de l’article développent une méthode pour démontrer le changement de l’effet Hall anormal et de la courbure de Berry dans un aimant inhabituel.

Tout d’abord, ils ont pris des bases d’un demi-millimètre d’épaisseur faites d’oxyde d’aluminium ou de titanate de strontium, qui sont tous deux des cristaux, et ont cultivé une couche incroyablement mince de tellure de chrome, un composé magnétique, sur le dessus des bases. À eux seuls, ces matériaux ne feraient pas grand-chose ; cependant, lorsqu’ils étaient combinés, le magnétisme du film et l’interface qu’il a créée avec les bases sur lesquelles il a été cultivé ont fait s’étirer ou se serrer les couches.

Pour approfondir leur compréhension de la façon dont ces matériaux travaillaient ensemble, les chercheurs se sont associés à la source de neutrons de Spallation de l’Oak Ridge National Laboratory (ORNL) pour effectuer des expériences de diffusion de neutrons – essentiellement en soufflage du matériau avec des plans de particules et en étudiant ce qui a rebondi – pour en savoir plus sur les propriétés chimiques Les neutrons étaient un outil idéal pour l’étude car ils sont magnétiques mais n’ont pas de charge électrique.

Les expériences sur les neutrons ont permis aux chercheurs de construire un profil qui a révélé comment les éléments chimiques et les comportements magnétiques ont changé à différents niveaux au fur et à mesure qu’ils approfondissaient le matériau.

Bien que cette percée se soit produite au plus petit niveau moléculaire, la découverte des scientifiques a des ramifications significatives dans le monde réel. Par exemple, les disques durs stockent des données dans de minuscules régions magnétiques, et s’ils étaient construits à l’aide de matériaux « strain-tunable » comme le film, ils pourraient stocker des données supplémentaires dans des régions qui ont été étirées de différentes manières.

En robotique, les matériaux étirables pourraient être utilisés comme capteurs capables de fournir une rétroaction précise sur les mouvements et le positionnement des robots. De tels matériaux seraient particulièrement utiles pour les « robots mous », qui utilisent des composants mous et flexibles qui imitent mieux les organismes biologiques.

Ou, un dispositif magnétique qui a changé son comportement lorsqu’il est fléchi ou plié pourrait être utilisé pour détecter des changements infimes dans l’environnement, ou pour rendre l’équipement de surveillance de la santé incroyablement sensible.
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