Un oxyde métallique multiferroïque

Des chercheurs américains ont observé une nouvelle manière qu'ont les propriétés électriques et magnétiques de cohabiter dans un oxyde métallique. Celles-ci sont généralement peu enclines à fonctionner de concert dans le même matériau, sauf dans la classe de métaux connus comme « multiferroïques ».

Les chercheurs américains du Brookhaven National Laboratory, en collaboration avec les chercheurs allemands de l’Institut Leibniz de recherche sur l’état solide et les matériaux, ont publié un article sur leurs récentes découvertes dans le journal Physical Review Letters, concernant un oxyde métallique à base d’yttrium, de manganèse et d’oxygène, aux propriétés multiferroïques.

Un matériau multiferroïque est un matériau qui est à la fois ferroélectrique, c’est-à-dire possédant une polarisation spontanée, et ferromagnétique, possédant un magnétisme spontané. Il peut aussi « souffrir » d’une troisième qualité, la ferroélasticité. Le défi du couplage entre magnétisme et ferroélectricité est un enjeu de taille, car il peut devenir extrêmement intéressant d’utiliser les deux propriétés du matériau, l’induction de l’aimantation par un champ électrique ou a contrario la polarisation par un champ magnétique. La difficulté de combiner ces deux propriétés rend les matériaux multiferroïques relativement rares.

« En principe, le couplage d’un matériau magnétique régulier avec un matériau électrique régulier pourrait nous amener vers des appareils extrêmement utiles », explique Stuart Wilkins, l’un des chercheurs. « Par exemple, on imagine très bien un appareil dans lequel l’information est écrite par application d’un champ électrique, et lue en détectant son état magnétique », ajoute-t-il, ce qui révolutionnerait le stockage de données, le rendant plus rapide et moins énergivore.

C’est en se servant de rayons X particulièrement brillants, que les scientifiques ont réalisé leur découverte. Ils ont pu déterminer que le couplage magnétique-électrique est le résultat d’un nuage d’électrons entourant l’atome. Les électrons de l’oxygène et du manganèse se combinent de telle manière qu’ils créent des liens atomiques conservant les éléments ensemble. Ce processus serait dépendant de la structure magnétique du matériau, le rendant ici ferroélectrique. Chaque changement dans la structure magnétique de l’ensemble a une incidence sur l’état ferroélectrique, le rendant de fait multiferroïque.

Par Rahman Moonzur