Quantum materials

La diffusion inélastique de neutrons polarisés sur l'instrument IN20 a permis, pour la première fois, de mettre directement en évidence des magnons de chiralités opposées dans un matériau dit "altermagnétique" ("altermagnet" en Anglais) et de démontrer que leur chiralité peut être inversée de manière réversible.

Des chercheurs ont utilisé les neutrons pour étudier un "métal étrange". Un haut degré d’intrication quantique a été détecté pour la première fois au sein d’un cristal de quelques centimètres. Image : © TU Wien/Harald Ritsch

Des expériences neutroniques révèlent comment un matériau ferrotoroïdique peut stocker l'information dans quatre états magnétiques distincts, ouvrant la voie à de futures technologies de mémoire à capacité de stockage accrue.

Une expérience de diffraction neutronique atteignant les températures inédites de 160 mK sous une pression de 20 GPa a été rendue possible grâce à des développements internes inédits dans les techniques cryogéniques et de haute pression à l'ILL.

Des chercheurs du Japon, du Royaume-Uni, de Suède et de République Tchèque ont mené une série d'expériences cruciales à l'ILL sur l'instrument IN15, une installation de pointe pour l'écho de spin. Leurs travaux, publiés dans Nature Physics, ont utilisé l'écho de spin neutronique (NSE) pour confirmer une dynamique asymétrique dans la phase skyrmion du MnSi. Cette découverte souligne le fort potentiel du MnSi pour les dispositifs spintroniques et les technologies durables.

Grâce au diffractomètre thermique à neutrons à deux axes D23 de l'ILL, une équipe de chercheurs a récemment pu étudier le Na2BaCo(PO4)2 (NBCP). Ce matériau se comporte étonnamment comme un 'supersolide de spin' - un état combinant les propriétés d'un solide et d'un liquide. Les neutrons, agissant comme de minuscules aimants, se sont avérés être des outils essentiels pour explorer l'ordre magnétique et la dynamique interne de ce matériau. Cette découverte, qui a également des implications pour le refroidissement économe en énergie, constitue la première preuve réelle d'un état supersolide dans un aimant quantique.

Une étude récente, publiée dans Nature Communications, révèle une transition inattendue entre deux états isolants distincts pour les isolants de Mott. Les expériences de diffractométrie neutronique menées à l'ILL, sur le diffractomètre à deux axes de haute résolution D2B, ouvrent la voie à des technologies avancées en fournissant des informations essentielles sur le comportement électronique complexe de ces matériaux isolants.

Une étude récente, publiée dans Science and Technology of Advanced Materials et menée à l'Institut Laue-Langevin (ILL), a utilisé la diffusion de neutrons polarisés sur l'instrument D33 pour explorer les skyrmions. Cette recherche a fourni des informations microscopiques cruciales sur ces structures magnétiques. D33 reconnu pour sa capacité unique à combiner des champs magnétiques intenses et des neutrons polarisés, a été essentiel pour comprendre les transitions de phase des skyrmions. Ces découvertes microscopiques ne sont pas seulement fondamentales : elles permettent le développement de dispositifs spintroniques à base de skyrmions. Ces technologies pourraient révolutionner le stockage de données et la consommation d'énergie, offrant des solutions bien plus efficaces. Les méthodologies utilisées dans cette étude pourraient aussi s'appliquer à d'autres matériaux magnétiques. Cela permettrait de découvrir de nouveaux phénomènes et de développer de matériaux magnétiques encore plus performants.

Une étude récente menée à l'ILL et à la Source Suisse de Neutrons Spallation (SINQ) établit la diffusion de neutrons aux petits angles (DNPA) monochromatique comme la méthode de référence incontournable pour caractériser la supraconductivité multibande dans les matériaux.