Récemment, un groupe de chercheurs a découvert une nouvelle façon d'atteindre les effets de la soupape de spin à l'aide d'aimants quantiques Kagome.
« Cette approche utilise un prototype de dispositif fabriqué à partir de l'aimant de Kagome Tmmn₆sn₆ », a expliqué le professeur associé Xu Xitong, « cette percée élimine le besoin des techniques de fabrication complexes traditionnellement requises par les structures de spin-soupape. »
Les résultats ont été publiés dans Communications de la nature. L'équipe était dirigée par le professeur Qu Zhe des Instituts des sciences physiques Hefei de l'Académie chinoise des sciences, ainsi que le professeur Chang Tay-Rong de l'Université nationale de Cheng Kung.
Les dispositifs à soupapes spin, largement utilisés dans la détection magnétique, sont généralement constitués d'une structure tricouche de couche ferromagnétique / espaceur non magnétique / couche ferromagnétique. Cette structure module la résistance du spin en contrôlant l'orientation magnétique relative des couches ferromagnétiques, permettant un effet de transport dépendant du spin appelé magnétorésistance géante.
Cependant, les dispositifs traditionnels de spin-soupapé par les sandwichs nécessitent des processus de fabrication complexes tels que la croissance épitaxiale plate au niveau atomique, le dépôt de pulvérisation ou l'empilement mécanique précis des hétérostructures de van der Waals, posant des défis dans la stabilité et l'évolutivité.
Pour répondre à ces limitations, l'équipe de recherche a proposé un nouveau mécanisme qui tire parti des interactions intercouches uniques dans les hélimagnets de Kagome. En appliquant un champ magnétique externe, ils ont induit un état multidomaine parallèle spécial dans l'aimant de Kagome Tmmn₆sn₆, reproduisant efficacement le comportement des structures traditionnelles de valve spin – sans la nécessité d'un empilement de matériaux complexe.
Les mesures de transport sur leur prototype de dispositif ont révélé qu'un effet de magnétorésistance géant dépassant 160%. De plus, l'imagerie de microscopie à force magnétique au niveau du laboratoire de champ magnétique élevé a confirmé que cet effet provient de la diffusion de la paroi de domaine.
Une analyse théorique plus approfondie a montré que l'effet de spin-valve dans les hélimagnets de Kagome offre une grande accordage, ouvrant des possibilités passionnantes pour les futures applications spintroniques.
Cette étude propose de nouvelles avenues pour développer des dispositifs spintroniques à faible consommation de puissance basés sur des aimants quantiques, selon l'équipe.
