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L'Institut Jean Lamour est un laboratoire de recherche en Science des Matériaux : matériaux, métallurgie, plasmas, surface, électronique, nanomatériaux. C'est une unité mixte de recherche (7198) de l'Université de Lorraine et du CNRS.


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Vers de nouveaux métamatériaux magnétiques : publication dans Nature Materials

Des chercheurs de l'IJL et de l'Université de San Diego sont parvenus à obtenir des nano-aimants à 4 états analogues au modèle de Potts. Ces travaux font l’objet d’un article publié dans Nature Materials le 29 octobre 2018.


Les systèmes de spins artificiels, réseaux de nano-aimants élaborés grâce aux techniques de nanofabrication, se sont d'ores et déjà révélés comme une alternative très intéressante pour observer des phénomènes magnétiques "exotiques".

Ces phénomènes étaient habituellement étudiés dans des matériaux massifs (frustration géométrique, phase de Coulomb, monopôles magnétiques émergents, fragmentation de la charge, etc.).

Jusqu'à présent, ces systèmes étaient limités à des "spins" à deux états, analogues au modèle d'Ising.

Des chercheurs de l’équipe "Nanomagnétisme et électronique de spin" de l’IJL et de l'Université de San Diego ont montré qu'il était possible, en formant des plots de 300 nm dans une couche épitaxiée de fer de 2 nm d'épaisseur, d'obtenir des nano-aimants à 4 états (i.e. 4 directions d'aimantation), analogues au modèle de Potts.

L'anisotropie des interactions dipolaires entre ces "spins" est à l'origine de différents ordres magnétiques.

Ainsi, selon l'angle formé entre les directions des "spins" et du réseau, des ordres de type ferromagnétique, antiferromagnétique colinéaire ou glace de spin carrée sont mis en évidence.

Ces travaux ouvrent la voie à la réalisation de nouveaux métamatériaux magnétiques dont les propriétés peuvent être ajustées par de simples variations géométriques.


Référence :
D. Louis et al., Nature Materials 2018

Contact chercheur : francois.montaigne@univ-lorraine.fr

Lien vers le résumé de l’article sur le site de Nature : https://www.nature.com/articles/s41563-018-0199-x


Légende de l’illustration : Schéma de principe du système de spin artificiel. L'aimantation de chaque nano-aimant se comporte comme un "spin" qui peut prendre 4 valeurs le long des diagonales du carré.