Un effet gyromagnétique découvert par Albert Einstein et le physicien hollandais Wander Johannes de Haas - la rotation d'un objet provoqué par des variations de magnétisation – vient d'être mesuré pour la première fois à une échelle micrométrique par les chercheurs du NIST (National Institute of Standards and Technology). La nouvelle méthode utilisée pour se faire, pourrait s'avérer utile dans le développement et l'optimisation des matériaux des fines pellicules des têtes de lecture, des mémoires dans le domaine de l'enregistrement de données magnétiques et en "spintronique", technologie naissante basée sur le spin des électrons plutôt que sur leur charge comme en électronique conventionnelle.
Dans l'expérience du NIST, les mouvements d'un cantilever (porte-à-faux)
ont été mesurés avec un interféromètre à fibre optique laser.
La fibre optique fait 125 microns de diamètre, son extrémité est placée
à moins de 10 microns de la surface du cantilever L'effet Einstein-De Haas a été observé pour la première fois en 1915, dans des expériences où un grand cylindre de fer suspendu par un fil de verre entrait en rotation sous l'effet d'un champ magnétique alternatif appliqué le long de l'axe central du cylindre. Les expériences des chercheurs du NIST, décrites dans l'édition 18 septembre de
Applied Physics Letters, consistent en revanche à mesurer l'effet Einstein-De Haas sur un film mince ferromagnétique de seulement 50 nanomètres d'épaisseur déposé sur un minuscule cantilever: une micro tige ancrée à une extrémité et libre à l'autre. L'application d'un champ magnétique alternatif induit des changements de l'état magnétique du film mince, et le couple résultant courbe le cantilever de haut en bas sur quelques nanomètres. Les mouvements du cantilever sont mesurés à l'aide d'un interféromètre laser et comparés aux variations de l'état magnétique du matériau.
Les chercheurs ont ainsi pu déterminer le "ratio magnéto mécanique", soit le point jusqu'auquel le matériau se tord en réponse aux modifications de son état magnétique. Ce ratio est lié à un autre paramètre important, le "facteur g", mesure de la "rotation" magnétique interne des électrons dans un matériau soumis à un champ magnétique.
Le ratio magnéto mécanique et le facteur g sont des éléments clés pour comprendre la dynamique magnétique et pour la conception de matériaux magnétiques destinés à des applications de stockage de données ou à la spintronique. Il est cependant extrêmement difficile de les déterminer de façon précise en raison de l'apparition de nombreux autres effets complexes. Les expériences du NIST proposent un moyen d'utiliser l'effet Einstein-De Haas pour mesurer ces paramètres dans les films ferromagnétiques minces. Les chercheurs notent qu'un certain nombre d'améliorations sont possibles, comme l'utilisation du système cantilever dans le vide afin de réduire les effets dus aux variations de température.