Un faisceau de lumière à polarisation circulaire tombe sur un cristal de pérovskite MAPbI3. Les électrons à l'intérieur du cristal se comportent comme de minuscules toupies dont les axes s'alignent le long du faisceau. Ce phénomène est appelé orientation optique des spins.
À une température d'environ 4 kelvins (moins 269 degrés Celsius), les scientifiques ont appliqué un champ magnétique et ont observé comment les spins perdaient leur orientation. Il s'est avéré que le principal coupable n'est ni les impuretés ni les défauts, mais les noyaux des atomes du cristal lui-même. Leurs champs magnétiques aléatoires, comme des aiguilles tremblantes, perturbent l'alignement des toupies électroniques.
Les chercheurs sont allés plus loin : ils ont forcé les spins nucléaires eux-mêmes à s'aligner dans une même direction. Pour cela, ils ont utilisé la même lumière polarisée qui, via les électrons, a transmis son moment cinétique aux noyaux. Il en a résulté un champ magnétique interne — le champ de Overhauser. Pour les électrons, il atteignait 5 milliteslas, et pour les trous, pas moins de 30 milliteslas. C'est comme si un aimant permanent apparaissait à l'intérieur du cristal, ne fonctionnant que sous éclairage.
Cette astuce ouvre la voie au contrôle des spins sans aimants externes — uniquement par la lumière. Et donc à des dispositifs de spintronique plus simples et plus compacts, où l'information est codée non par la charge, mais par la direction du spin.
Le champ de Overhauser de 30 mT est cent fois plus faible qu'un aimant de réfrigérateur, mais cela suffit pour contrôler les spins dans le cristal.