Les chercheurs ont découvert les propriétés magnétiques et les mécanismes sous-jacents d'un nouvel aimant en utilisant des techniques optiques avancées. Leur étude s'est concentrée sur un cristal organique considéré comme un candidat prometteur pour un « altermagne » – une troisième classe de matériaux magnétique récemment proposée. Contrairement aux ferromagnets et antiferromagnets conventionnels, les altermagnets présentent un comportement magnétique unique.
« Contrairement aux aimants typiques qui s'attirent les uns les autres, les altermagnets ne présentent pas d'aimantation nette, mais ils peuvent toujours influencer la polarisation de la lumière réfléchie », souligne Satoshi Iguchi, professeur agrégé à l'Institut de recherche sur les matériaux de l'Université Tohoku. « Cela les rend difficiles à étudier en utilisant des techniques optiques conventionnelles. »
Pour surmonter cela, Iguchi et ses collègues ont appliqué une formule générale nouvellement dérivée pour la réflexion légère au cristal organique, clarifiant avec succès ses propriétés magnétiques et ses origines. L'œuvre est publiée dans la revue Recherche d'examen physique.
Le groupe comprenait également Yuka Ikemoto et Taro Moriwaki du Japon Synchrotron Radiation Research Institute; Hirotake Itoh du Département de physique et d'astronomie de l'Université Kwansei Gakuin; Shinichiro Iwai du Département de physique de l'Université Tohoku; et Tetsuya Furukawa et Takahiko Sasaki, également de l'Institut de recherche sur les matériaux.
La formule générale nouvellement dérivée de l'équipe pour la réflexion légère était basée sur les équations de Maxwell et est applicable à un large éventail de matériaux, y compris ceux avec une symétrie à faible cristal, comme le composé organique étudié ici.
Ce nouveau cadre théorique a également permis à l'équipe de développer une méthode de mesure optique précise et de l'appliquer au cristal organique κ- (bedt-ttf) ₂cu (n (cn) ₂) cl. Ils ont mesuré avec succès l'effet Kerr magnéto-optique (moque) et ont extrait le spectre de conductivité optique hors diagonale, qui fournit des informations détaillées sur les propriétés magnétiques et électroniques du matériau.
Les résultats ont révélé trois caractéristiques clés dans le spectre: (1) les pics de bord indiquant la division de la bande de spin, (2) un composant réel associé à la distorsion cristalline et aux effets piézomagnétiques, et (3) un composant imaginaire lié aux courants de rotation. Ces résultats confirment non seulement la nature altermagnétique du matériau, mais démontrent également la puissance de la méthode optique nouvellement développée.
« Cette recherche ouvre la porte à l'exploration du magnétisme dans une classe plus large de matériaux, y compris des composés organiques, et jette les bases du développement futur de dispositifs magnétiques à haute performance basés sur des matériaux légers et flexibles », ajoute Iguchi.
