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May 17, 2023

L'imagerie par corrélation cohérente aide à comprendre les changements dans les matériaux magnétiques

Brookhaven National Laboratory, Upton, NY Au niveau quasi-atomique, le magnétisme

Laboratoire national de Brookhaven, Upton, NY

Au niveau quasi-atomique, le magnétisme est constitué de nombreux royaumes en constante évolution - appelés domaines magnétiques - qui créent les propriétés magnétiques du matériau. Bien que les scientifiques sachent que ces domaines existent, ils cherchent toujours les raisons de ce comportement.

Maintenant, une collaboration dirigée par des scientifiques du laboratoire national de Brookhaven du département américain de l'énergie, du Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et du Max Born Institute (MBI) a publié une étude dans Nature dans laquelle ils a utilisé une nouvelle technique d'analyse - appelée imagerie par corrélation cohérente (CCI) - pour imager l'évolution des domaines magnétiques dans le temps et l'espace sans aucune connaissance préalable. Les scientifiques n'ont pas pu voir la "danse des domaines" pendant la mesure mais seulement après, lorsqu'ils ont utilisé les données enregistrées pour "rembobiner la bande".

Le "film" des domaines montre comment les limites de ces domaines se déplacent d'avant en arrière dans certaines zones mais restent constantes dans d'autres. Les chercheurs attribuent ce comportement à une propriété du matériau appelée "épinglage". Bien que l'épinglage soit une propriété connue des matériaux magnétiques, l'équipe a pu pour la première fois imaginer directement comment un réseau de sites d'épinglage affecte le mouvement des parois de domaine interconnectées.

« De nombreux détails sur les changements dans les matériaux magnétiques ne sont accessibles que par imagerie directe, ce que nous ne pouvions pas faire jusqu'à présent. C'est fondamentalement un rêve devenu réalité pour étudier le mouvement magnétique dans les matériaux », a déclaré Wen Hu, scientifique à la National Synchrotron Light Source. II (NSLS-II) et co-auteur correspondant de l'étude.

Les chercheurs s'attendent à ce que CCI aide à débloquer d'autres propriétés du microcosme du magnétisme - telles que les degrés de liberté ou les symétries cachées - qui n'étaient auparavant pas accessibles par d'autres techniques. L'utilité de CCI représente également une percée au-delà des matériaux magnétiques puisque la technique peut être transférée à différentes techniques de mesure et domaines de recherche. Un domaine qui pourrait bénéficier le plus de la compréhension du mouvement des domaines magnétiques à l'échelle nanométrique est le nouveau calcul. Une nouvelle technologie de mémoire pourrait exploiter des domaines magnétiques spéciaux appelés "skyrmions".

"Les skyrmions sont intéressants pour l'informatique d'intelligence artificielle car ils possèdent une propriété similaire à notre mémoire à court terme", a déclaré Felix Büttner, chef de groupe au Helmholtz-Zentrum Berlin, professeur à l'Université d'Augsbourg et co-correspondant de l'étude. "Dans les architectures informatiques actuelles, tout est linéaire, ce qui signifie que la mémoire est séparée du processeur. Ce n'est pas un problème pour la plupart des applications mais, par exemple, cela rend difficile la reconnaissance vocale. Dans la reconnaissance vocale, la partie informatique ne traite que le mots, mais ne se souvient pas de ce qui a été dit précédemment. De plus, renvoyer cette information depuis la mémoire demande beaucoup d'énergie. En utilisant des skyrmions, nous pourrons peut-être exploiter leur mémoire à court terme d'une manière ou d'une autre et éviter ces problèmes », a-t-il ajouté.

Cependant, avant que les ingénieurs puissent développer une technologie qui utilise cette fonctionnalité, ils doivent d'abord comprendre comment manipuler les skyrmions et d'autres domaines magnétiques. Ils espèrent que de nombreux autres groupes de recherche bénéficieront de CCI. Alors qu'ils se préparent à appliquer la CCI à une gamme plus large de dynamiques auparavant inaccessibles ainsi qu'à étendre la technique à d'autres sources de rayons X, ils travaillent également à la mise en œuvre de l'apprentissage automatique pour rendre l'analyse CCI moins manuelle et plus accessible par un encore plus large communauté.

Pour plus d'informations, contactez Cara Laasch à Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer Javascript pour le voir.; 631-344-8000.

Cet article est paru pour la première fois dans le numéro de juin 2023 de Tech Briefs Magazine.

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