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Le stockage des données est sur le point d’être bouleversé à jamais ! Les antiferromagnétiques vont permettre d’avoir une vitesse et une efficacité énergétique 1 000 fois supérieures.
Le traitement des données actuel a quelques problèmes : la lenteur et la consommation d’énergie du stockage des données. On estime que les centres de stockage de données atteindront près de 10 % de la consommation énergétique mondiale. Les limites inhérentes aux matériaux utilisés comme les ferromagnétiques sont en grande partie la raison de cette hausse. C’est la raison pour laquelle la recherche de solutions plus rapides et plus économes en énergie est de plus en plus nombreuse.
Une résonance Fermie magnon-phonon dans un antiferromagnétique
Les antiferromagnétiques sont des matériaux qui offrent de nombreux avantages dans le traitement des données.
Contrairement à leurs homologues ferromagnétiques, ils sont beaucoup plus abondants. Ils garantissent également des opérations de lecture et d’écriture particulièrement robustes, mais surtout 1 000 fois plus rapides.
Ainsi, afin de faire progresser les technologies futures, il est essentiel de mieux comprendre et contrôler ces matériaux quantiques.
D’ailleurs, les scientifiques déclarent dans la revue Nature Communications qu’une équipe de chercheurs internationale a effectué une avancée majeure dans ce domaine.
Comment utiliser les antiferromagnétiques pour avoir des disques durs 1 000 fois plus rapides ?
L’interférence entre les spins et le réseau cristallin d’un matériau est primordiale dans les applications spintroniques. En effet, elles se servent de spin qui est le moment magnétique de l’électron pour écrire des données dans des bits magnétiques.
On a constaté que dans les matériaux ferromagnétiques, ces spins interfèrent fortement. Cela développe ainsi un effet d’entraînement connu sous le nom de « onde de spin ». Celui-ci peut se répandre à travers le matériau.
Les ondes de spin sont particulièrement intéressantes, car elles sont capables de transporter des informations sans avoir à déplacer d’électrons. Ce qui n’est pas le cas des courants électriques des puces informatiques actuelles. Plus précisément, elles fabriquent moins de chaleur.
Par ailleurs, comme on considère la lumière de particules quantifiées, baptisées photons, les ondes de spin ont leurs propres quasi-particules connues sous le nom de magnons. D’un autre côté, quand les atomes du réseau d’un matériau vibrent de manière uniforme, ce mouvement est interprété par des quasi-particules appelées phonons.
Comment s’est déroulée la recherche de ces scientifiques ?
Les recherches de cette équipe se sont portées sur le difluorure de cobalt (CoF2). Il s’agit d’un matériau antiferromagnétique où les magnons et les phonons coexistent.
On y trouve dans ce matériau des spins voisins qui sont alignés de façon antiparallèle. Permettant ainsi une dynamique de spin mille fois plus rapide que dans les matériaux ferromagnétiques classiques.
C’est ce qui va conduire à une écriture de bits de données plus économe en énergie et plus rapide. Les chercheurs incitent cette dynamique de spin en la couplant avec des impulsions lumineuses à des fréquences térahertz.
Par ailleurs, la résonance de Fermi se produit au niveau atomique et moléculaire quand deux modes de vibration provoqués par l’absorption d’énergie thermique interagissent. Il en est de même quand l’un a une fréquence deux fois plus importante que celle de l’autre.
Rappelons que le principe de résonance de Fermi a jusqu’à maintenant été élargi aux systèmes magnoniques ou phononiques.
Dans le cadre de ce travail, les chercheurs sont parvenus pour la première fois à un couplage fort entre le spin et le réseau cristallin qui est doté d’un transfert d’énergie mutuelle entre les sous-systèmes d’un matériau ordonné antiferromagnétiquement.
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