Un meilleur stockage des données grâce à une révolution en recherche sur les matériaux
Des chercheurs financés par l'UE d'Allemagne, de France et du Royaume-Uni ont produit un matériau présentant une caractéristique rare et versatile en magnétisme et dans le domaine de la température ambiante. Dans la revue Nature Materials, l'équipe explique que cette propriété multiferroïque unique présente dans le matériau pourrait potentiellement être utilisée dans le stockage de données rapide et rentable. Un matériau multiferroïque a la capacité d'être chargé électriquement (ferroélectrique) et magnétiquement (ferromagnétique). Sa magnétisation est contrôlée par l'électricité. L'étude a reçu le soutien d'une subvention avancée du Conseil européen de la recherche (CER) d'un montant de 2 148 796 millions d'euros au titre du projet FEMMES («FerroElectric Multifunctional tunnel junctions for MEmristors and Spintronics»), Les auteurs de l'étude ont également reçu un financement de 10 millions d'euros au titre du projet ELISA («European light sources activities - synchrotrons and free electron lasers»), qui s'inscrit dans le cadre du thème Infrastructures de recherche du septième programme-cadre (7e PC), dans le but d'inciter les scientifiques à venir mener des expériences au Helmholtz Centre Berlin for Materials and Energy. Le matériau sur lequel s'est basée la recherche est connu sous le nom de titanate de baryum (BaTiO3). L'équipe a pu observer les caractéristiques doubles de ferroélectrique et de ferromagnétique dans des films fins de BaTiO3 grâce à une méthode de recherche connue sous le nom de diffusion magnétique résonante des rayons X mous. «Nous avons montré une manière d'obtenir un multiferroïque à température ambiante», explique le chercheur principal Sergio Valencia du Centre Helmholtz de Berlin pour les matériaux et l'énergie. «Le titanate de baryum est ferromagnétique, c'est-à-dire qu'il se magnétise sous l'action d'un champ électrique. L'idée que l'on puisse appliquer une puissance électrique au ferroélectrique en échangeant la polarisation ferroélectrique ce qui affecte la magnétisation du film de [BaTiO3]. Vous pouvez utiliser cet exemple pour écrire des bits d'informations dans les mémoires d'ordinateurs en appliquant des tensions, ce qui est plus économique en terme de puissance par rapport à l'application de champs magnétiques.» C'est pour cette raison que le contrôle d'un magnétisme du matériau à température ambiante est plus rentable par rapport au contrôle plus complexe de matériaux multiferroïque actuels. L'équipe espère que les résultats réduiront la rareté de ces types de multiferroïques. Les deux caractéristiques ferromagnétique et ferroélectrique entretiennent une relation tumultueuse. Les conditions nécessaires à l'existence d'un ferromagnétique sont malheureusement différentes de celles nécessaires à celle d'un ferroélectrique. Toutefois, ils se complètent l'un l'autre et affectent leur comportement respectif. «Ils sont rares et le problème est que la plupart d'entre eux ne sont multiferroïques qu'à de très faibles températures», commente Sergio Valencia. «Ainsi, ils ne sont pas utiles dans les applications. Si vous augmentez la température à 270° C pour un multiferroïque, il est beaucoup plus compliqué et coûteux de les appliquer dans des appareils fonctionnant à température ambiante.» L'objectif principal du projet FEMMES, qui se clôture en 2016, est d'étudier l'influence réciproque entre la charge/spin à effet tunnel et la ferroélectricité dans les jonctions tunnels ferroélectriques (JTF) composées de deux électrodes séparées par une barrière tunnel ferroélectrique. Il abordera les questions fondamentales telles que l'influence des interfaces et les petites épaisseurs en ferroélectricité, la dépendance de la charge et du spin à effet tunnel sur l'orientation ferroélectrique (électrorésistance), l'impact de la ferroélectricité de la barrière sur le magnétisme et la polarisation de spin des électrodes.Pour de plus amples informations, consulter: Helmholtz Centre Berlin for Materials and Energy: http://www.helmholtz-berlin.de/index_en.html(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre)
Pays
Allemagne, France, Royaume-Uni