La spintronique est un domaine qui suscite une immense attention en raison de ses nombreux avantages potentiels pour l’électronique conventionnelle. Ceux-ci incluent la réduction de la consommation d’énergie, le fonctionnement à grande vitesse, la non-volatilité et le potentiel de nouvelles fonctionnalités.
La spintronique exploite le spin intrinsèque des électrons et le contrôle des flux du degré de liberté de spin, c'est-à-dire les courants de spin, est fondamental dans ce domaine. Les scientifiques se concentrent sur les moyens de les créer, de les supprimer et de les contrôler pour de futures applications.
Détecter les courants de spin n’est pas une tâche facile. Cela nécessite l’utilisation d’une mesure de tension macroscopique, qui examine les changements de tension globaux aux bornes d’un matériau. Cependant, une pierre d’achoppement courante réside dans le manque de compréhension de la manière dont ce courant de spin se déplace ou se propage réellement dans le matériau lui-même.
Une équipe de chercheurs présente désormais une méthode permettant de prédire l'évolution du courant de spin en fonction de la température. L'étude est publiée dans Applied Physics Letters.
"En utilisant la diffusion des neutrons et des mesures de tension, nous avons démontré que les propriétés magnétiques du matériau peuvent prédire comment un courant de spin change avec la température", explique Yusuke Nambu, co-auteur de l'article et professeur agrégé à l'Institut de recherche sur les matériaux de l'Université de Tohoku ( IMR).
Nambu et ses collègues ont découvert que le signal du courant de spin change de direction à une température magnétique spécifique et diminue à basse température. De plus, ils ont découvert que la direction du spin, ou polarisation du magnon, s’inverse à la fois au-dessus et en dessous de cette température magnétique critique. Ce changement dans la polarisation du magnon est en corrélation avec l'inversion du courant de spin, mettant en lumière sa direction de propagation.
De plus, le matériau étudié présentait des comportements magnétiques avec des énergies d’entrefer distinctes. Ceci suggère qu'en dessous de la température liée à cette énergie d'intervalle, les porteurs de courant de spin sont absents, conduisant à la diminution observée du signal de courant de spin à des températures plus basses. Remarquablement, la dépendance en température du courant de spin suit une décroissance exponentielle, reflétant les résultats de diffusion des neutrons.
Nambu souligne que leurs découvertes soulignent l’importance de comprendre les détails microscopiques dans la recherche en spintronique. "En clarifiant les comportements magnétiques et leurs variations de température, nous pouvons acquérir une compréhension globale des courants de spin dans les aimants isolants, ouvrant la voie à une prévision plus précise des courants de spin et potentiellement au développement de matériaux avancés aux performances améliorées."