La professeure Maia Vergniory contribue à une avancée théorique importante pour le développement de la spintronique

Prédits théoriquement en 2022 et confirmés expérimentalement en 2024, les altermagnets* sont le premier nouveau type d’aimant découvert par la science en près d’un siècle. Combinant deux propriétés qu’on croyait incompatibles, cette nouvelle famille de matériaux magnétiques se conduit d’un côté comme des aimants classiques (ferromagnétiques), où les électrons ont une orientation de spin bien définie; tandis que, de l’autre, ils imitent les antiferromagnétiques, qui n’ont aucune magnétisation globale.

Au départ, le concept d’altermagnet a été proposé pour des matériaux dits collinéaires, dont les spins sont alignés. Mais une équipe de chercheurs dont fait partie la professeure Maia Vergniory, du Département de physique et de l’Institut quantique de l’UdeS, a montré qu’il pouvait aussi s’appliquer à des structures plus complexes, non collinéaires, dont les spins pointent dans plusieurs directions.

Dans ces matériaux particuliers, l’association entre altermagnétisme et chiralité (une propriété géométrique qui distingue la gauche de la droite) crée des effets surprenants : des motifs de spin originaux à la surface des électrons (les surfaces de Fermi) et des phénomènes de transport inattendus, même sans recourir au couplage spin-orbite, habituellement indispensable en spintronique.

En étudiant un matériau précis, le Mn₃IrSi, les chercheurs ont prédit, grâce à des modèles et des calculs, que ces altermagnets pourraient générer de forts effets de transport de spin (comme l’effet Hall de spin ou l’effet Edelstein) qui n’avaient encore jamais été observés dans ce type de matériaux.

Ces résultats ouvrent la voie à un nouveau domaine d’applications en spintronique, fondé sur les propriétés de transport de spin des altermagnets chiraux.

*Il n'existe pas encore d'équivalent français pour le mot altermagnet.

Qu’est-ce que la spintronique?
La spintronique est un domaine de recherche et de technologie qui exploite non seulement la charge électrique des électrons (comme dans l’électronique classique), mais également leur spin, c’est-à-dire leur moment magnétique intrinsèque. En ajoutant l’utilisation du spin comme nouvelle variable, cette technologie ouvre la voie à des dispositifs électroniques plus rapides, plus économes et capables de stocker plus de données.