Des chercheurs de Toronto détectent un état magnétique à huit pôles grâce aux phonons
Une équipe de l'Université de Toronto a mis en évidence un ordre magnétique octupolaire en observant des phonons chiraux, une méthode qui ouvre aussi une nouvelle voie pour étudier la structure des cristaux.
Une équipe de chercheurs de l'Université de Toronto affirme avoir trouvé des indices d'un ordre magnétique octupolaire, un état dans lequel le magnétisme ne se limite pas à la configuration dipolaire habituelle. Pour y parvenir, les scientifiques ont utilisé une approche originale fondée sur l'énergie vibratoire des matériaux, sous la forme de phonons, des quanta de vibration du réseau cristallin.
L'idée qu'un magnétisme puisse adopter des configurations plus complexes que le dipôle n'est pas nouvelle, mais elle reste difficile à démontrer expérimentalement. Les résultats sont détaillés dans un article publié dans la revue Physical Review Letters, dont l'accès est payant, ainsi que dans une version disponible sur arXiv. Le travail est signé par Ruairidh Sutcliffe et ses collègues, qui ont choisi une voie indirecte pour contourner cette difficulté.
Le phénomène relève de la physique quantique et ne peut être détecté qu'à l'aide de la spectroscopie Raman, une technique qui analyse la lumière diffusée par un matériau pour en révéler les vibrations internes. Les matériaux étudiés sont des substances assez exotiques, allant de l'actinide NpO2, un composé à base de neptunium, à des oxydes de métaux de transition comme le Sr2MgReO6. Tous partagent un couplage spin-orbite fort, une caractéristique qui favorise ce type d'états magnétiques complexes.
Le point clé de la méthode tient aux phonons. Ceux-ci sont porteurs d'un moment cinétique pseudo-angulaire, ce qui leur confère un caractère chiral et permet de mesurer indirectement les distorsions du réseau cristallin. Ces phonons pseudo-chiraux apparaissent alors dans les spectres Raman, offrant une signature exploitable pour identifier l'ordre magnétique sous-jacent.
Au-delà de la mise en évidence d'un ordre octupolaire, cette technique constitue un outil de recherche prometteur pour étudier la structure des cristaux et de nombreux phénomènes voisins. Les travaux suggèrent que des états magnétiques quantiques de ce type pourraient, à terme, inspirer des capteurs ou des supports de stockage magnétique. Les auteurs ne l'envisagent toutefois pas comme une application immédiate, et aucune commercialisation n'est attendue à court terme.
Source: hackaday.com
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