Les règles concernant l'ordre magnétique peuvent devoir être réécrites. Les chercheurs ont découvert que le chrome séléniure (Cr2SE3) – Traditionnellement non magnétique sous forme de vrac – se transforme en un matériau magnétique lorsqu'il est réduit en couches atomiquement minces. Cette constatation contredit les prédictions théoriques précédentes et ouvre de nouvelles possibilités pour les applications spintroniques. Cela pourrait conduire à des composants électroniques plus rapides, plus petits et plus efficaces pour les smartphones, le stockage de données et d'autres technologies essentielles.
An international research team from Tohoku University, Université de Lorraine (Synchrotron SOLEIL), the National Synchrotron Radiation Research Center (NSRRC), High Energy Accelerator Research Organization, and National Institutes for Quantum Science and Technology has successfully grown two-dimensional Cr2SE3 Films minces sur graphène en utilisant l'épitaxie du faisceau moléculaire.
Un article sur ce travail est publié dans la revue Communications de la nature.
En réduisant systématiquement l'épaisseur de trois couches à une couche et en les analysant avec des rayons X synchrotron à haute luminosité, l'équipe a fait une découverte surprenante. Cette constatation remet en question les prédictions théoriques conventionnelles selon lesquelles les matériaux bidimensionnels ne peuvent pas maintenir l'ordre magnétique.
« Lorsque nous avons observé le comportement ferromagnétique pour la première fois dans ces films ultra-minces, nous avons été véritablement choqués », explique le professeur Takafumi Sato (WPI-AIMR, Université Tohoku), chercheur principal. « La théorie conventionnelle nous a dit que cela ne devrait pas se produire. Ce qui est encore plus fascinant, c'est que plus nous avons fait les films, plus les propriétés magnétiques sont devenues fortes – contrairement à ce que nous attendions. »
Tandis que CR tridimensionnel2SE3 Les cristaux présentent de l'antitiferromagnétisme (où les moments magnétiques s'annulent mutuellement), les versions bidimensionnelles se transforment en matériaux ferromagnétiques. Encore plus remarquable, la température de transition ferromagnétique augmente à mesure que les films deviennent plus minces.
Grâce à l'analyse des micro-arapes des états électroniques, les chercheurs ont identifié le mécanisme derrière ce phénomène: des électrons de conduction injectés du substrat de graphène à travers l'interface en Cr2SE3 sont le facteur décisif permettant le ferromagnétisme à haute température dans ces films ultra-minces.
L'électronique moderne utilise principalement les propriétés électriques des électrons. Cependant, « Spintronics » exploite en outre les propriétés magnétiques qui peuvent offrir des améliorations des performances. Cette découverte élargit considérablement les possibilités d'applications spintroniques, conduisant potentiellement à des dispositifs électroniques plus économes en énergie. Les prochaines étapes de l'équipe de recherche utiliseront la nouvelle installation de synchrotron Nanoterasu pour accélérer leurs recherches avec une analyse à haute résolution.
