Systèmes désordonnés et matériaux / Disordered systems, materials
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Systèmes désordonnés et matériaux / Disordered systems, materials

Magnetic nanowires of Co x Ni 1-X alloys

  • Liquides élémentaires
  • Liquides complexes (ionique et olymèriques)
  • Liquides conditionnés (sous haute pression, confiné, solutions)
  • Verres d'oxyde et chalcogenures
  • Cristallisation
  • Transition vitreuse
    Simple liquids
  • Complex liquids (ionic and polymeric)
  • Liquids in special conditions (high pressure, confined, in solutions)
  • Oxyde glasses and chalcogenures
  • Crystallization
  • Glass transition

 

 
#1986 - Màj : 08/08/2014
Groupes de recherche / Laboratoires
Faits marquants scientifiques

A. K. Nayak, V. Kumar, T. Ma, P. Werner, E. Pippel, R. Sahoo, F. Damay, U. K. Rößler, C. Felser and S. S. P. Parkin,  Nature 548, 561566.

Magnetic skyrmions are topologically stable, vortex-like objects surrounded by chiral boundaries that separate a region of reversed magnetization from the surrounding magnetized material. They are closely related to nanoscopic chiral magnetic domain walls, which could be used as memory and logic elements for conventional and neuromorphic computing applications that go beyond Moore’s law. Of particular interest is ‘racetrack memory’, which is composed of vertical magnetic nanowires, each accommodating of the order of 100 domain walls, and that shows promise as a solid state, non-volatile memory with exceptional capacity and performance. Its performance is derived from the very high speeds (up to one kilometre per second) at which chiral domain walls can be moved with nanosecond current pulses in synthetic antiferromagnet racetracks. Because skyrmions are essentially composed of a pair of chiral domain walls closed in on themselves, but are, in principle, more stable to perturbations than the component domain walls themselves, they are attractive for use in spintronic applications, notably racetrack memory. Stabilization of skyrmions has generally been achieved in systems with broken inversion symmetry, in which the asymmetric Dzyaloshinskii–Moriya interaction modifies the uniform magnetic state to a swirling state. Depending on the crystal symmetry, two distinct types of skyrmions have been observed experimentally, namely, Bloch and Néel skyrmions. Here we present the experimental manifestation of another type of skyrmion—the magnetic antiskyrmion—in acentric tetragonal Heusler compounds with D2d crystal symmetry. Antiskyrmions are characterized by boundary walls that have alternating Bloch and Néel type as one traces around the boundary. A spiral magnetic ground-state, which propagates in the tetragonal basal plane, is transformed into an antiskyrmion lattice state under magnetic fields applied along the tetragonal axis over a wide range of temperatures. Direct imaging by Lorentz transmission electron microscopy shows field-stabilized antiskyrmion lattices and isolated antiskyrmions from 100 kelvin to well beyond room temperature, and zero-field metastable antiskyrmions at low temperatures. These results enlarge the family of magnetic skyrmions and pave the way to the engineering of complex bespoke designed skyrmionic structures.

Un isolant topologique est un matériau isolant en volume, qui présente cependant un caractère conducteur via des états électroniques de surface. Comme ces états sont fortement polarisés en spin et robustes par rapport au désordre cristallin, ces matériaux présentent un grand intérêt potentiel pour l'électronique de spin. Une telle situation est réalisée dans certains semi-conducteurs à petit gap à base de bismuth, comme Bi2Te3 ou Bi2Se3, ou de mercure, comme HgCdTe. Or, dans ces mêmes matériaux, la conduction de surface est généralement masquée par celle de volume, induite par la présence de défauts de croissance.

L'équipe du LSI montre qu'il est possible de réduire cette conductivité de volume en compensant le dopage du matériau par irradiation électronique de haute énergie, ouvrant ainsi la voie à une possible restauration d'une conduction dominée par les états de surface.

 

En matière condensée, les corrélations électroniques sous-tendent un grand nombre de phénomènes fondamentaux encore inexpliqués, dont certains peuvent déboucher sur de nouvelles applications (stockage de l'information, composants magnétiques, électronique de spin,…). Les systèmes étudiés sont très divers : systèmes supraconducteurs à haute température critique, manganites à magnétorésistance géante, systèmes multiferroïques, composés à fermions lourds, etc... Les couplages entre les degrés de libertés électroniques, magnétiques et de réseau sont à la base de tous ces phénomènes physiques.

Dans certains de ces systèmes contenant des ions magnétiques, la coexistence de différents types de couplages entre  ces ions peut donner naissance à des états magnétiques et électroniques très particuliers. C'est le cas de la nouvelle famille de composés CeM2Al10 (M : métal de transition Fe, Os, Ru). Les mesures de diffusion neutronique dans le composé CeRu2Al10 mettent en évidence la possibilité de faire coexister deux états magnétiques normalement antagonistes : un ordre magnétique à longue distance et un état appelé "isolant Kondo" qui tend à supprimer tout magnétisme. Ces mesures sont des éléments importants contribuant à la compréhension de  l'origine microscopique des propriétés magnétiques et électroniques de ces systèmes.

 

 

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