disque-dur-effet-quantique
Parfois, des découvertes scientifiques peuvent être trouvées sur des sentiers battus. Cela a été prouvé pour le cas d’un alliage de fer et de cobalt que l’on trouve couramment dans les disques durs.

Un effet quantique dans un alliage de fer et de cobalt

Comme indiqué dans un numéro récent de Physical Review Letters, des chercheurs du laboratoire national Argonne du département américain de l’énergie (DOE), ainsi que de l’Université Oakland du Michigan et de l’Université Fudan en Chine, ont découvert un effet quantique surprenant venant de cet alliage.
L’effet implique la capacité de contrôler la direction du spin des électrons et pourrait permettre aux scientifiques de développer des matériaux plus puissants et moins énergivores pour le stockage d’informations. En modifiant le sens de spin des électrons dans un matériau, les chercheurs ont pu modifier son état magnétique.
Ce meilleur contrôle de la magnétisation permet de stocker et de récupérer plus d’informations dans un espace plus petit. Un meilleur contrôle pourrait également donner lieu à des applications supplémentaires, telles que des moteurs électriques, des générateurs et des paliers magnétiques moins énergivores.
L’effet découvert par les chercheurs est lié à «l’amortissement», dans lequel la direction du spin des électrons contrôle la façon dont le matériau dissipe l’énergie. «Lorsque vous conduisez votre voiture sur une route plate sans vent, l’énergie dissipée par la traînée est la même, quelle que soit la direction dans laquelle vous vous dirigez», a déclaré Olle Heinonen, scientifique spécialisé dans les matériaux pour l’Argonne, auteur de l’étude. « Avec l’effet que nous avons découvert, c’est comme si votre voiture produisait plus de traînée si vous voyagiez Nord-Sud que si vous voyagiez Est-Ouest. »

En contrôlant le spin des électrons vous contrôlez les aspects de la magnétisation

«Sur le plan technique, nous avons découvert un effet de l’amortissement magnétique sur des couches nanométriques d’alliage de fer et de cobalt revêtues sur un côté d’un substrat en oxyde de magnésium», a ajouté Axel Hoffmann, scientifique en matériaux à l’Argonne, également auteur de l’étude. «En contrôlant le spin des électrons, l’amortissement magnétique détermine le taux de dissipation de l’énergie, contrôlant ainsi les aspects de la magnétisation.»
La découverte de l’équipe s’est avérée particulièrement surprenante, car l’alliage de fer et de cobalt était largement utilisé dans des applications telles que les disques durs magnétiques depuis plusieurs décennies et ses propriétés ont été minutieusement étudiées. Il était de notoriété publique que ce matériau n’avait pas de direction privilégiée pour le spin électronique et donc la magnétisation.
Dans le passé, toutefois, les scientifiques préparaient l’alliage à utiliser en le «cuisant» à haute température, ce qui ordonnait l’arrangement des atomes de cobalt et de fer dans un réseau régulier, éliminant ainsi l’effet directionnel. L’équipe a observé cet effet en examinant des alliages de fer au cobalt non cuits, dans lesquels des atomes de cobalt et de fer peuvent occuper au hasard leurs sites respectifs.
L’équipe a également pu expliquer la physique sous-jacente. Dans une structure cristalline, les atomes se trouvent normalement à des intervalles parfaitement réguliers dans un arrangement symétrique. Dans la structure cristalline de certains alliages, il existe de légères différences dans la séparation des atomes pouvant être éliminés par le processus de cuisson; ces différences restent dans un matériau «non cuit».
En pressant un tel matériau au niveau atomique, la séparation des atomes est modifiée, ce qui entraîne différentes interactions entre les spins atomiques dans l’environnement cristallin. Cette différence explique comment l’effet d’amortissement sur la magnétisation est important dans certaines directions et faible dans d’autres.

De petites distorsions dans la disposition atomique ont des implications sur l’effet d’amortissement

Le résultat est que de très petites distorsions dans la disposition atomique au sein de la structure cristalline de l’alliage au cobalt-fer ont des implications énormes pour l’effet d’amortissement. L’équipe a effectué des calculs à l’Argonne Leadership Computing Facility, une installation du bureau de la science du DOE, qui ont confirmé leurs observations expérimentales.
Source : Argonne National Laboratory
Crédit photo : Pixabay

Un effet quantique surprenant dans les disques dursmartinPhysique
Parfois, des découvertes scientifiques peuvent être trouvées sur des sentiers battus. Cela a été prouvé pour le cas d’un alliage de fer et de cobalt que l’on trouve couramment dans les disques durs. Un effet quantique dans un alliage de fer et de cobalt Comme indiqué dans un numéro récent de...