Faits marquants scientifiques 2014

Au quotidien, les aimants permanents sont partout présents dans les dispositifs technologiques qui nous entourent. Aujourd’hui, il y en a 4 types principaux sur le marché mondial : NdFeB, ferrite, SmCo et AlNiCo, dont 65% contiennent des terres rares, essentiellement du néodyme. Depuis 2008, la Chine a établi un monopole de production des terres rares avec près de 95 % de la production mondiale, ce qui a entrainé une forte augmentation des prix ces dernières années. Suite aux restrictions de la Chine sur ses exportations, ce problème d’approvisionnement en terres rares est là pour durer.

Il y a donc un fort enjeu économique à trouver des alternatives à l'emploi des terres rares dans les aimants permanents. Une des voies, sur laquelle les équipes du LLB, de l’INSA de Toulouse et de l'ITODYS travaillent en collaboration, est d’utiliser l’anisotropie de forme pour augmenter la coercivité des matériaux. Il s’agit d’une idée ancienne, déjà utilisée en autre dans les aimants AlNiCo. Les progrès récents dans la synthèse de nano-objets magnétiques ont permis de revisiter l’idée et de l’appliquer à des métaux simples. Il a ainsi été possible de concevoir des matériaux à base de cobalt, ayant des propriétés intrinsèques équivalentes à celles des meilleurs aimants SmCo.

L’électronique de spin, où l'orientation du spin de l'électron est prise en compte comme support de l'information, poursuit son développement depuis plus de trente ans. La technologie associée s'appuie essentiellement sur l’utilisation de matériaux ferromagnétiques en couches minces, mais les matériaux antiferromagnétiques (AF) peuvent aussi présenter un grand intérêt dans la réalisation de couches actives.

Grâce aux récents progrès en diffraction de neutrons obtenus au LLB, et dans le cadre d'une collaboration avec l’Institut Jean-Lamour de Nancy, une étude d'un empilement de couches AF à base de chrome (Cr/MgO/Cr) a pu être menée. Celle–ci montre en particulier la nature du couplage de l'ordre AF entre les couches de Cr. Ces résultats renforcent l'intérêt de l'utilisation de couches AF dans la réalisation de dispositifs en électronique de spin.