Comment l'effet magnéto-élastique peut contrôler les propriétés magnétiques des nanoéléments
Publié par Redbran le 16/11/2017 à 12:00
Source: CORDIS-Europa

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[i]La modification rapide des propriétés magnétiques est essentielle aux dispositifs magnétiques de faible puissance. Le projet MULTIREV, financé par l'UE, a contribué à une étude qui exploite le couplage magnéto-élastique pour la conception de nano-dispositifs contrôlés par déformation.

Les appareils associés aux technologies de l'information et de la communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles technologies...), ainsi que leurs...) (TIC) dépendent en grande partie de leur capacité à exploiter les propriétés magnétiques des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.), en particulier pour la mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.) et les traitements informatiques. S'appuyant sur des travaux réalisés dans le cadre du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le...) MULTIREV, financé par l'UE, des chercheurs ont récemment publié un article dans Nature. Ils y expliquent comment ils ont utilisé une imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main,...) dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) de pointe pour visualiser les ondes (acoustiques) de déformation dans les cristaux, mesurant l'effet sur les éléments nanomagnétiques.

Leurs résultats offrent la perspective d'une magnétisation contrôlée à faible puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) de petits éléments magnétiques, au bénéfice des applications de TIC. La méthode est d'autre part transférable à l'étude des contraintes dynamiques dans un éventail de processus et de produits tels que les nanoparticules, les réactions chimiques et la cristallographie.

Quantifier l'effet magnéto-élastique

Face à une demande croissante pour améliorer le stockage et le traitement des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un...), la course (Course : Ce mot a plusieurs sens, ayant tous un rapport avec le mouvement.) est lancée pour trouver des moyens plus efficaces de modifier les propriétés magnétiques des matériaux, en particulier à l'échelle nanométrique. Les chercheurs participant à cette étude ont étudié les modifications des propriétés magnétiques causées par la déformation élastique d'un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de propriétés...) magnétique. Ce changement peut être induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de la transformer en...) par des champs magnétiques mais cela nécessite des courants de forte puissance.

L'équipe s'est donc intéressée à la façon dont une contrainte (ou déformation) dynamique accompagne une onde acoustique (Le son est une onde produite par la vibration mécanique d'un support fluide ou solide et propagée grâce à l'élasticité du milieu environnant sous forme...) de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) (SAW) et provoque ainsi des modifications de la magnétisation, à l'échelle nanométrique. Les chercheurs ont pu mener l'étude quantitative après avoir mis au point (Graphie) une technique expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan...) basée sur la microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers le microscope. La microscopie...) stroboscopique aux rayons X. Élément essentiel, cette étude a été réalisée à l'échelle de la picoseconde, à la différence des précédentes études qui avaient été réalisées à des échelles temporelles beaucoup plus grossières (millisecondes à secondes).

L'équipe a pu démontrer que les SAW pouvaient contrôler la commutation de la magnétisation dans des éléments magnétiques nanométriques au-dessus d'un cristal (Cristal est un terme usuel pour désigner un solide aux formes régulières, bien que cet usage diffère quelque peu de la définition scientifique de ce mot. Selon l'Union...). Les résultats indiquent que les SAW provoquent un changement des propriétés des carrés magnétiques, provoquant la croissance ou le rétrécissement des domaines magnétiques, selon la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) des SAW.

Fait intéressant, en effectuant simultanément une imagerie du développement de la déformation et de la dynamique de magnétisation des nanostructures, l'équipe a constaté que les modes de magnétisation ont une réponse différée aux modes de déformation, et que ce phénomène était réglable en fonction de la configuration du domaine magnétique.

Des capteurs magnétiques économes en énergie

Le projet MULTIREC a été mis en place pour développer un capteur (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une...) multi-révolution moins cher et plus simple que les modèles actuellement disponibles. Utilisés dans des industries telles que l'automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de...) et l'automatisation, ces capteurs sont capables de détecter des rotations multiples de composants. La génération actuelle de capteurs se caractérise cependant par une architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) complexe, une applicabilité limitée et un coût élevé.

Le remplacement des capteurs non magnétiques par un dispositif magnétique non volatil et énergétiquement autonome a été au cœur du plan de l'équipe pour démontrer la validité du concept. Cette avancée laisse entrevoir la possibilité d'un changement progressif du nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de révolutions qu'il est possible de détecter, et ce jusqu'à plusieurs milliers de révolutions.

Référence publication:
Direct imaging of delayed magneto-dynamic modes induced by surface acoustic waves - Nature Communications 8, Article number: 407 (2017) - doi:10.1038/s41467-017-00456-0

Pour plus d'informations voir:
- page du projet sur CORDIS.
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