Magnétisme et électronique de Spin

Le magnétisme est un axe fort historique de la recherche grenobloise. En constant renouvellement, en particulier avec l’émergence de l’électronique de spin, c’est aujourd’hui un domaine particulièrement actif à l’Institut Néel.

Plusieurs équipes de l’Institut Néel s’intéressent aux propriétés magnétiques fondamentales. Un premier aspect concerne les interactions magnétiques, comme le couplage entre couches magnétiques, ou l’ordre magnétique de basse dimensionnalité (1D, 2D) et non conventionnel comme par exemple dans les liquides et les glaces de spin. Un second aspect est le couplage du magnétisme avec d’autres degrés de liberté notamment les positions des charges ioniques qui induisent de nouveaux phénomènes comme le multiferroïsme, les transitions magnétiques displacives et l’influence d’un champ électrique sur le magnétisme de couches minces.

L’électronique de spin est un autre axe majeur, couplant magnétisme et transport électronique. Nous travaillons sur des aspects fondamentaux, avec en toile de fond les dispositifs du futur dans les technologies de l’information et de la communication. Plusieurs type de dispositifs sont conçus et étudiés : des parois magnétiques dans des nano-fils, manipulées par un courant électrique polarisé en spin ; l’électronique de spin moléculaire en utilisant des molécules qui combinent les propriétés classiques d’un aimant avec les propriétés quantiques d’une entité nanométrique, en vue de propriétés de transistor et de filtre à spin ; des spin individuels dans des boîtes quantiques, manipulés électriquement ou optiquement.

Nous concevons également diverses familles de matériaux fonctionnels associés aux préoccupations de l’efficacité énergétique : de nouvelles générations d’aimants permanents à base d’éléments de terre rare et de métaux de transitions.(applications : moteurs électriques, générateurs d’éoliennes), des matériaux présentant des effets magnéto-caloriques géants (applications : réfrigération magnétique, efficaces et sans gaz à effets de serre) ; alliages magnétiques à mémoire de forme (applications : actionneurs, récupérateurs d’énergie).

Diffusion de neutrons par les excitations de magnons dans un aimant triangulaire ferrochiral helicoidalement modulé Ba₃NbFe₃Si₂O₁₄ structurellement enantiopure. Les dissymétries en poids spectral révèlent la chiralité structurale.