Les neutrons ouvrent la voie à une nouvelle génération de matériaux pour les mémoires d'ordinateurs

À mesure que nos bibliothèques de musique et de films s'enrichissent et que le nombre d'applications que nous utilisons se multiplie, tout le monde souhaite disposer d'appareils plus rapides et d'une capacité de stockage de données plus importante. Dalini Maharaj, ancienne doctorante de McMaster, étudie de nouveaux matériaux magnétiques qui pourraient bien inaugurer la prochaine génération de technologies de stockage de données, en particulier dans les têtes de lecture et d'écriture des lecteurs de disques. En principe, on pourrait réduire la taille de l'unité de stockage des données si la densité des données pouvait être augmentée dans ces disques durs. De nouveaux types de matériaux quantiques sont nécessaires pour tenir cette promesse.

"Bien entendu, avant que ces nouvelles technologies puissent être mises en œuvre, il reste encore beaucoup à faire pour comprendre les propriétés des matériaux candidats.

- Dr. Dalini Maharaj, boursière post-doctorale de TRIUMF

Les travaux de doctorat de Mme Maharaj portaient sur l'étude des propriétés magnétiques quantiques des matériaux cristallins au moyen de méthodes de diffusion des rayons X et des neutrons. Travaillant dans le groupe du professeur Bruce D. Gaulin à l'université McMaster, elle a synthétisé de nouveaux matériaux qui, selon les prévisions théoriques, présentent des propriétés magnétiques exotiques. Cette classe de matériaux, appelée pérovskites doubles, présente des phases qui impliquent des interactions magnétiques "frustrées", dans lesquelles les dipôles magnétiques des atomes ne peuvent pas s'arranger dans des configurations à faible énergie. Les membres de cette famille sont largement étudiés car ils présentent une grande variété de propriétés uniques, notamment la supraconductivité, la ferroélectricité et une magnétorésistance colossale, cette dernière étant un candidat de choix pour augmenter la densité de données des disques durs. Le travail de doctorat de Dalini a notamment porté sur l'étude d'arrangements non triviaux d'atomes magnétiques dans des pérovskites doubles à électrons d, qui sont régis par des interactions magnétiques qui ne peuvent être analysées théoriquement qu'à l'aide d'une mécanique quantique avancée.

Les neutrons constituent une sonde indispensable des propriétés magnétiques des matériaux, car ils sont électriquement neutres et possèdent la propriété de spin. Ces propriétés permettent aux neutrons de pénétrer profondément dans la matière et d'interagir directement avec les degrés de liberté magnétiques des matériaux solides. Les spectres d'énergie obtenus lors des expériences de diffusion des neutrons fournissent des indices importants pour l'identification de l'état fondamental magnétique des matériaux étudiés.

Plus récemment, les études de diffusion neutronique de Dalini sur les matériaux pérovskites doubles cubiques ont permis de découvrir le premier exemple d'ordre octupolaire dans les aimants à électrons d. Cette découverte met en évidence l'importance des interactions multipolaires dans les aimants à électrons d lourds et, par conséquent, le potentiel de réalisation de nouveaux matériaux pour des applications futures. Cette découverte met en évidence l'importance des interactions multipolaires dans les aimants à électrons d lourds et, par conséquent, le potentiel de réalisation de nouveaux matériaux pour les applications futures.

Après avoir obtenu son doctorat, Dalini est restée dans le domaine des sciences neutroniques et effectue actuellement un stage postdoctoral à TRIUMF, par l'intermédiaire de l'université de Windsor, où elle étudie les cibles et les modérateurs potentiels pour une future source de neutrons à accélérateur compact.

Cet article de recherche a été republié avec l’autorisation de l’Institut canadien de diffusion des neutrons.