Des expériences de champ magnétique tridimensionnel à BESSY II en Allemagne révèlent les mécanismes de contrôle des textures magnétiques par champ magnétique faible

L'équipe du Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) en Allemagne a mené des expériences de champ magnétique tridimensionnel à l'installation de rayonnement synchrotron BESSY II et a réalisé des progrès dans la recherche sur le contrôle des textures magnétiques du matériau magnétique (Fe0.63Ni0.3Pd0.07)3P (abrégé FNPP). Les recherches montrent qu'un très petit champ magnétique externe dans le plan suffit à modifier la structure de bandes magnétiques de ce matériau, fournissant une nouvelle base expérimentale pour le développement de matériaux magnétiques fonctionnels pour la spintronique.

Le FNPP est un matériau magnétique qui présente des structures magnétiques complexes à température ambiante, ce qui lui vaut l'intérêt de la recherche en spintronique. La spintronique est considérée comme prometteuse pour le traitement de données à plus faible consommation énergétique et le stockage de données de nouvelle génération. Cependant, pour réaliser des applications, le point clé réside dans la capacité à générer et modifier de manière contrôlée les structures magnétiques souhaitées, ce qui demeure une difficulté dans la recherche actuelle.

Dans cette étude, l'équipe du Dr. Florin Radu a utilisé les rayons X mous de BESSY II et la technique d'imagerie par diffraction cohérente ptychographique pour observer des échantillons de FNPP, tout en appliquant un champ magnétique externe dans des directions spatiales spécifiques, afin d'obtenir en temps réel les changements de texture magnétique à l'intérieur du matériau. Les expériences ont été réalisées grâce au vecteur magnétique VEKMAG développé par l'équipe. Ce dispositif peut générer des champs magnétiques allant jusqu'à 1 tesla dans trois directions spatiales, offrant la capacité d'étudier les structures magnétiques dans des conditions de champ magnétique tridimensionnel.

Le Dr. Viktor Ukleev, premier auteur de l'article, a indiqué que les expériences ont montré que lorsque le champ magnétique externe est appliqué non pas perpendiculairement aux bandes magnétiques, mais parallèlement à ces motifs, les domaines de bandes magnétiques peuvent être contrôlés. Plus surprenant encore pour les chercheurs, un champ magnétique faible de seulement 10 milliteslas suffit à transformer la configuration de bandes chirales en une configuration en éventail non chirale.

L'équipe de recherche a expliqué ce phénomène par des calculs de modélisation. Dans le FNPP, différentes interactions magnétiques sont en compétition, formant ainsi des textures magnétiques complexes. L'une de ces interactions est approximativement isotrope, tandis qu'une autre interaction importante possède une direction privilégiée. Les expériences montrent qu'un champ magnétique faible dans le plan peut établir un nouvel équilibre entre ces interactions et modifier ainsi l'état des bandes.

Les chercheurs estiment que le FNPP peut servir de système modèle pour le contrôle externe des textures de spin. Ces résultats contribuent à mieux comprendre les mécanismes de contrôle des structures magnétiques complexes et favorisent la recherche sur les matériaux magnétiques fonctionnels destinés à la spintronique.