| Les composés multiferroiques sont largement étudiés en raison de leur couplage magnétoélectrique, permettant de manipuler par exemple la polarisation à l’aide d’un champ magnétique ou vice versa. Un nouvel état électronique vient d’être découvert dans le composé multiferroique GdMn2O5 après avoir appliqué un champ magnétique puis l’avoir coupé. Cet état se caractérise par une polarisation électrique très fortement augmentée mais un ordre magnétique réversible. |
Les composés multiferroiques sont depuis longtemps étudiés pour la coexistence de la ferroélectricité et d’un ordre magnétique. Dans certains composés, tels que les RMn2O5, le couplage est suffisamment fort pour manipuler la ferroélectricité à l’aide d’un champ magnétique. Le potentiel de tels composés est multiple dans le domaine du stockage de l’information avec des mémoires à 4 états ou encore pour l’optimisation énergétique de l’écriture des données. Parmi les exemples les plus marquants de ce couplage figure le composé GdMn2O5, pour lequel la polarisation électrique peut être retournée avec un champ magnétique statique de 2 Tesla.
En collaboration avec les équipes du LLB (Paris-Saclay, France), de l’ILL (Grenoble, France) et de l’EMFL (Dresde, Allemagne), des chercheurs du Laboratoire de Physique des Solides ont mis en avant une nouvelle manifestation du couplage magnéto-électrique dans le composé multiferroique GdMn2O5. Leurs résultats expérimentaux, combinant mesures de polarisation électrique et de diffusion inélastique de neutrons sous champ magnétique ont permis de révéler un effet encore inconnu. En effet dans ce composé, une transition autour de 11 Tesla change l’ordre magnétique, qui revient à son état initial lorsque l’on redescend le champ à zéro. Cependant, les mesures de polarisation montrent que l’état électronique ne revient pas dans son état initial après ce cyclage en champ : la polarisation électrique est bien supérieure à ce qu’elle était avant l’augmentation du champ. L’observation d’une polarisation électrique rémanente suite à un balayage en champ magnétique est un phénomène excitant : non seulement il est possible d’accéder à de nouveaux états fondamentaux, mais aussi celui-ci peut être altéré en fonction du chemin suivi.
Droite : Évolution en fonction du champ magnétique le long de l’axe b et à T=2K des pics magnétiques mesurés par diffusion de neutrons : (a) et (b) position et intensité de la phase incommensurable, (c) intensité de la composante ferromagnétique, (d) intensité d’une autre phase incommensurable induite par le champ et (e) intensité de la phase commensurable à faible champ
Contributeurs
Équipe Matière et rayonnement (MATRIX)
Références
Electronic ground-state hysteresis under magnetic field in GdMn2O5 V. Balédent, A. Vaunat, S. Petit, L. Nataf, S. Chattopadhyay, S. Raymond, and P. Foury-Leylekian Physical Review B 108, 104419 (2023)
