
Des chercheurs ont identifié l’altermagnétisme, une troisième forme de magnétisme combinant des caractéristiques du ferromagnétisme et de l’antiferromagnétisme, ouvrant la voie à des avancées en spintronique et supraconductivité.
L’altermagnétisme est une nouvelle forme de magnétisme qui combine les propriétés du ferromagnétisme et de l’antiferromagnétisme. Découvert récemment, il présente une configuration unique des spins électroniques, permettant de polariser un courant électrique sans aimantation nette. Cette découverte ouvre des perspectives prometteuses pour le développement de dispositifs spintroniques plus rapides et efficaces, ainsi que pour l’amélioration des matériaux supraconducteurs.
Une nouvelle forme de magnétisme
Jusqu’à récemment, deux formes de magnétisme étaient bien établies : le ferromagnétisme et l’antiferromagnétisme. Dans les matériaux ferromagnétiques, les moments magnétiques des atomes, assimilables à de petites aiguilles de boussole, s’alignent parallèlement, générant une aimantation nette. À l’inverse, dans les matériaux antiferromagnétiques, ces moments s’orientent de manière antiparallèle, annulant ainsi l’aimantation globale. En 2022, des chercheurs ont théorisé une troisième forme de magnétisme, appelée altermagnétisme. Dans cette configuration, les moments magnétiques des atomes voisins pointent dans des directions opposées, mais avec une légère torsion, conférant au matériau des propriétés hybrides entre le ferromagnétisme et l’antiferromagnétisme.
Les propriétés uniques des matériaux altermagnétiques
Les matériaux altermagnétiques présentent une combinaison inédite de propriétés. Comme les antiferromagnétiques, ils n’ont pas d’aimantation nette, ce qui les rend robustes face aux perturbations externes et adaptés aux applications à haute fréquence. Cependant, ils possèdent également la capacité de polariser un courant électrique en spin, une caractéristique typique des ferromagnétiques. Cette polarisation est due à une rupture de la symétrie de renversement temporel, une propriété qui permet l’apparition de phénomènes électriques spécifiques.

Les applications potentielles en spintronique
La spintronique est un domaine de recherche qui exploite le spin des électrons, en plus de leur charge, pour le stockage et le traitement de l’information. Les matériaux altermagnétiques offrent des avantages significatifs pour cette technologie. Leur capacité à polariser les courants électriques sans aimantation nette permet de concevoir des dispositifs mémoire plus rapides, plus denses et moins sensibles aux interférences magnétiques externes. Par exemple, des chercheurs ont démontré expérimentalement le caractère altermagnétique du siliciure de manganèse (Mn₅Si₃), un matériau composé d’éléments abondants et peu coûteux, ouvrant la voie à des applications industrielles potentielles.
Les implications pour la supraconductivité
La découverte de l’altermagnétisme pourrait également avoir des répercussions importantes sur la supraconductivité, un phénomène où certains matériaux conduisent l’électricité sans résistance à des températures très basses. Les matériaux altermagnétiques pourraient servir de chaînon manquant pour comprendre et développer de nouveaux supraconducteurs, en particulier ceux qui nécessitent une polarisation en spin. Cette compréhension approfondie des interactions entre magnétisme et supraconductivité pourrait conduire à la conception de matériaux supraconducteurs plus performants et à des températures plus élevées.
La caractérisation et la compréhension des matériaux altermagnétiques en sont encore à leurs débuts. Des efforts de recherche supplémentaires sont nécessaires pour identifier de nouveaux matériaux présentant des propriétés altermagnétiques à température ambiante, ce qui est crucial pour des applications pratiques. De plus, le développement de techniques pour contrôler et manipuler ces propriétés au niveau nanométrique sera essentiel pour intégrer ces matériaux dans des dispositifs technologiques avancés. Les collaborations interdisciplinaires entre physiciens, chimistes et ingénieurs seront déterminantes pour exploiter pleinement le potentiel de l’altermagnétisme dans les technologies futures.
La découverte de l’altermagnétisme représente une avancée majeure dans le domaine du magnétisme et ouvre de nouvelles perspectives pour la spintronique et la supraconductivité. Les recherches futures permettront de mieux comprendre ce phénomène et de développer des applications innovantes dans divers secteurs technologiques.
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