Génie de Conception

En Vedette
Des anneaux vortex magnétiques

Des structures nanométriques complexes à l'intérieur d'aimants massifs


4 décembre 2020
Par GC Staff

Une équipe internationale de scientifiques de l’Université de Cambridge, de l’Institut Paul Scherrer (PSI), de l’ETH Zurich, de l’Institut de physique et d’ingénierie de Donetsk en Ukraine et de l’Institut de mathématiques numériques RAS de Moscou ont découvert des structures magnétiques inattendues à l’intérieur d’un minuscule pilier en matériau magnétique GdCo2 .

Les chercheurs ont observé des configurations en forme de boucle sous-micromètres, qu’ils ont identifiées comme des anneaux vortex magnétiques. Bien au-delà de leur attrait esthétique, ces textures pourraient ouvrir la voie à d’autres structures tridimensionnelles complexes apparaissant dans la masse des aimants et pourraient un jour constituer la base de nouvelles applications technologiques.

Au cours de leurs travaux, les chercheurs ont observées des formes de boucles étonnantes apparaissant dans les mêmes échantillons micropillaires GdCo2 dans lesquels ils avaient auparavant détecté des configurations magnétiques complexes. De manière inattendue, les scientifiques ont trouvé des boucles constituées de paires de vortex et d’antivortex. Cette observation s’est avérée déroutante. Avec la mise en œuvre de nouvelles techniques sophistiquées d’analyse de données, ils ont finalement établi que ces structures sont des anneaux de vortex – en fait, des vortex en forme de beignet.

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Non seulement leur observation vérifie les prédictions faites il y a une vingtaine d’années, réglant la question de savoir si de telles structures peuvent exister. En particulier, les anneaux de vortex magnétiques ont été prédits comme étant un phénomène transitoire, mais dans les expériences dont il est ici question, ces structures se sont révélées remarquablement stables.

« L’une des principales énigmes était de savoir pourquoi ces structures sont si étonnamment stables – comme des anneaux de fumée, elles ne sont censées exister qu’en tant qu’objets en mouvement, a indiqué le Dr Claire Donnelly du Cavendish Laboratory de Cambridge. Grâce à une combinaison de calculs analytiques et de considérations sur les données, nous avons déterminé que la racine de leur stabilité était l’interaction magnétostatique. »

La stabilité des anneaux vortex magnétiques pourrait avoir des implications pratiques importantes. Apprendre à contrôler les anneaux dans le volume de l’aimant pourrait ainsi ouvrir des perspectives intéressantes pour le stockage et le traitement de données 3D écoénergétiques.
https://www.cam.ac.uk/research


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