© Angela Wittmann
Deux molécules chirales sur des structures de spin chiral dans un film mince magnétique
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Les chercheurs de l'université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) poursuivent une stratégie totalement nouvelle et non conventionnelle pour améliorer la manière dont les données peuvent être traitées et - en particulier - stockées. Avec leurs partenaires de l'Université hébraïque de Jérusalem, ils ont obtenu un financement de la Fondation Carl Zeiss (CZS). Le projet de cette équipe interdisciplinaire fait partie d'un total de cinq projets - tous à un stade précoce et considérés comme particulièrement innovants - qui seront financés par le nouveau programme CZS Wildcard. Les membres de l'équipe, basés à Mayence et à Jérusalem, ont eu l'idée de combiner deux formes différentes de chiralité pour développer de nouveaux systèmes de stockage de données plus rapides, plus petits et plus efficaces que ceux actuellement disponibles.
La chiralité, également appelée "main" dans ce contexte, décrit des objets qui se présentent sous deux configurations distinctes, qui sont des images miroir l'une de l'autre, comme notre main gauche et notre main droite. "Nous avons été inspirés par la nature, où la chiralité est un phénomène courant. Les molécules chirales peuvent agir comme un filtre pour le spin des électrons et assurer la fonctionnalité même à la plus petite échelle", a déclaré le professeur Angela Wittmann de l'Institut de physique de la JGU, porte-parole du nouveau projet de recherche HYMMS - Hybrid chiral Molecule-Magnetic Systems. Au cours des deux prochaines années, le groupe HYMMS recevra 750 000 euros de la Fondation Carl Zeiss.
Dans leur approche, les chercheurs des domaines de la physique expérimentale de l'état solide, de la physique atomique et de la chimie moléculaire utiliseront des structures de spin chirales récemment découvertes. Ces "skyrmions" sont de minuscules tourbillons dans des films magnétiques minces protégés par leur chiralité. C'est ce type de texture magnétique chirale que les chercheurs ont l'intention de combiner avec des molécules chirales au cours du projet. L'hypothèse est que, sur la base de l'interaction chiral-chiral, ils disposeraient d'un moyen unique, flexible, contrôlable et efficace de manipuler les structures de spin. "Avec l'aide d'une molécule chirale, il devrait être possible de changer le sens des textures magnétiques chirales dans les films minces, par exemple, du sens des aiguilles d'une montre au sens inverse", a expliqué Wittmann. Dans ce cas, la molécule chirale, avec sa structure hélicoïdale semblable à celle de l'ADN, agirait comme un filtre à spin, ne laissant passer que certains électrons se déplaçant dans une direction et retenant les autres. Les chercheurs utiliseront des technologies de détection très sophistiquées pour déterminer comment et si cette interaction fonctionne réellement.
"Notre projet est révolutionnaire dans la mesure où il réunit deux types différents de chiralité", a souligné M. Wittmann. Selon les chercheurs, il y a de fortes chances que leur concept innovant impliquant l'utilisation de composants spintroniques aboutisse à la création de la prochaine génération de dispositifs de stockage, de logique et de capteurs innovants qui pourraient être utilisés dans l'informatique non conventionnelle.
Le consortium se compose de quatre membres de l'université Johannes Gutenberg de Mayence et de deux membres de l'université hébraïque de Jérusalem, qui apporteront leur expertise dans diverses disciplines. À la JGU, il s'agit du professeur Angela Wittmann et du professeur Mathias Kläui du groupe de physique de la matière condensée, du professeur Dmitry Budker du groupe de physique quantique, atomique et neutronique et de l'Institut Helmholtz de Mayence (HIM), et du professeur Eva Rentschler du département de chimie, qui collaborent avec leurs partenaires, le professeur Yossi Paltiel et le professeur Nir Bar-Gill du département de physique appliquée de l'Université hébraïque de Jérusalem.
Début 2022, la Fondation Carl Zeiss a lancé son programme CZS Wildcard dans le but de promouvoir la recherche non conventionnelle et interdisciplinaire dans le domaine des STEM. Chaque équipe doit être composée d'au moins trois chercheurs. L'objectif du programme est de soutenir des projets qui sont encore dans une phase très précoce de réalisation et qui sont construits sur des concepts originaux et non conventionnels avec un fort potentiel d'innovation. Les cinq premières équipes commenceront leurs travaux au début de 2023.
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