Lorsqu'un courant électrique passe par certains matériaux, il génère une tension perpendiculaire à la direction dans laquelle le courant coule et d'un champ magnétique appliqué. Ce phénomène physique, connu sous le nom d'effet de la salle anormale, a été lié aux propriétés intrinsèques de certains matériaux.
L'efficacité avec laquelle un courant longitudinal entraîne un courant polarisé en spin transversal dans ces matériaux est appelé l'angle de la salle anormale (θUN). Dans de nombreux matériaux magnétiques conventionnels, cet angle est généralement très petit, ce qui limite à son tour la sensibilité des capteurs et d'autres appareils développés à l'aide de ces matériaux.
Les chercheurs de l'Académie chinoise des sciences ont introduit un nouveau modèle mathématique qui leur permet de moduler le θUN dans le cometal topologique magnétique co3Sn2S2.
Leur approche, décrite dans un article publié dans Nature électroniquepourrait contribuer au développement futur de capteurs plus sensibles qui exploitent l'effet de la salle anormale.
« En 1881, le physicien EH Hall a trouvé un phénomène électromagnétique unique dans les matériaux magnétiques, l'effet de la salle anormale, qui se comporte dans une certaine mesure comme l'effet de la salle normale mais se rapporte étroitement au magnétisme des conducteurs », a déclaré Enke Liu, co-auteur du journal, à Issues.fr.
« Cependant, cet effet reste toujours à un niveau bas, avec l'un de ses paramètres clés – l'angle de la salle anonyme – étant plutôt petit. Ce petit angle se traduit par une faible efficacité de conduite de la densité du courant longitudinal appliqué à la densité de courant de la salle transversale, qui obstruent les applications de l'effet de la salle anormal dans les capteurs de la salle et les appareils spintroniques. »
Il y a sept ans, Liu et ses collègues ont découvert l'existence de fermions Weyl magnétiques, des quasiparticules exotiques, chiraux et sans masse, dans un demi-métal topologique magnétique. Ces quasiparticules intrigantes se sont révélés générer une courbure des baies améliorée topologique, un champ pseudomagnétique dans l'espace de momentum de la matière condensée, qui joue un rôle crucial dans la génération de l'effet de la salle anormale.
« Depuis la découverte de ce Fermion, nous nous attendons à atteindre l'effet géant de la salle anormale et l'angle de la salle en exploitant la physique magnétique de Weyl », a déclaré Liu. « Nous espérons voir que le grand effet de la salle anormale peut être utilisé dans les dispositifs de spin avancés. »
Dans leur article, Liu et ses collègues présentent un modèle mathématique à deux variables pour l'angle de la salle anormale. La caractéristique unique de ce modèle est qu'elle exprime l'angle de la salle anormale en fonction du produit de la résistivité longitudinale et de la conductivité du hall anormal pour la première fois.
« Selon les règles déduites du modèle, nous avons mis en œuvre les schémas expérimentaux conçus sur le weyl semital magnétique3Sn2S2 Pour réaliser la modulation sur l'angle, à partir des vues des mécanismes intrinsèques et extrinsèques, notamment l'état topologique, le dopage, la température et la dimensionnalité légères « , a expliqué Liu.
En utilisant leur approche, l'équipe a obtenu un angle de hall anormal géant à champ zéro de 25 ° (46%), ce qui est un ordre supérieur à ceux des matériaux conventionnels au cours des 70 dernières années.
Par la suite, ils ont développé un nouveau capteur de salle anormale, atteignant une capacité de détection de champ magnétique à basse fréquence de 23 nt / Hz0,5@ 1Hz et une sensibilité à la salle de 7028 μΩcm / t, qui sont 3 fois et 10 fois plus élevées, respectivement, que celles des capteurs de hall anormaux actuellement connus.
Les travaux récents de cette équipe de chercheurs introduisent une nouvelle stratégie universelle pour régler l'angle de la salle anormale dans les matériaux topologiques magnétiques. À l'avenir, il pourrait ouvrir la voie au développement de capteurs de plus en plus avancés et sensibles basés sur des matériaux magnétiques avec des effets de hall anormaux plus importants.
« Nous fournissons une démonstration de preuve de principe de la détection magnétique haute performance améliorée par la topologie et devrait faire progresser l'application de la physique topologique magnétique dans la magnéto-électronique de nouvelle génération », a ajouté Liu.
« Nous allons maintenant continuer à trouver de nouveaux matériaux topologiques magnétiques et de nouveaux phénomènes physiques et favoriser nos explorations de la physique topologique magnétique sur des dispositifs quantiques topologiques avancés. »
