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Des murs qui remontent les champs à cause du courant !


Non, le déluge n’est pas encore arrivé dans nos campagnes. Il s’agit de magnétisme de la matière. Les murs sont des parois magnétiques, des objets qui séparent des domaines uniformément aimantés. Usuellement on les déplace (sans déplacer de matière) en appliquant un champ magnétique. Depuis une dizaine d’années, les chercheurs étudient une autre manière de les déplacer, en les faisant traverser par un courant électrique. Ceci résulte non pas du champ magnétique créé par ce courant, mais du fait que le courant électrique est aussi un courant d’aimantation, car les électrons portent en plus de leur charge une unité de moment magnétique. Les travaux d’Albert Fert (prix Nobel de physique 2007) ont spectaculairement mis en évidence cet effet de polarisation magnétique du courant, utilisé depuis pour de nombreuses applications et techniques de mesure.

 

La dynamique des parois sous un champ magnétique est complexe, essentiellement car une aimantation répond à un champ en tournant autour. Il en résulte que, pour des champs faibles, la paroi avance en gardant sa forme, au prix d’une petite torsion de son aimantation interne. Lorsque le champ est trop fort, cette torsion n’arrive plus à être stable, l’aimantation dans la paroi se met alors à tourner en permanence et la paroi avance, mais lentement. Le champ qui sépare ces deux régimes est appelé champ critique. Pour un matériau réel, il faut rajouter l’ancrage de la paroi sur les défauts qui requiert un certain champ (le champ de propagation) pour que la paroi lève l’ancre et avance. Sous courant électrique, il existe aussi un courant seuil pour mettre les parois en mouvement.

 

Une collaboration nippo-française a obtenu des résultats spectaculaires lorsque des parois sont soumises à un champ magnétique et à un courant électrique. Le matériau considéré, un empilement de couches de cobalt et de nickel chacune épaisse de quelques atomes, est tel que son champ de propagation est très supérieur au champ critique. Les mesures montrent premièrement qu’appliquer un champ permet de réduire le courant seuil de moitié environ. Mais la surprise vient du sens de déplacement des parois : lorsque les directions de déplacement imposées par le champ et le courant sont opposées, des courants assez faibles, et inférieurs au courant seuil, suffisent à contrebalancer des champs extrêmement forts.

 

 

Ces résultats témoignent des modes d’action différents du champ et du courant sur la paroi. Alors que le champ fait tourner l’aimantation autour de lui-même, le courant agit directement sur le déplacement de la paroi. Et ce denier est très efficace lorsque l’aimantation dans la paroi tourne. C’est ce qui explique cette symbiose efficace entre ces deux moyens d’action sur les parois magnétiques, qui sera peut-être un jour mise en application dans des dispositifs basés sur le déplacement de parois magnétiques.

 

Réference :

 

T. Koyama et al., Current-induced magnetic domain wall motion below intrinsic threshold triggered by Walker breakdown, Nature Nanotechnology, 7, 635-639 (2012)

 

Contact :

 

André Thiaville (andré.thiaville@u-psud.fr)