Dans un fil ordinaire, la chaleur entraîne les électrons — c'est l'effet Seebeck, connu des thermocouples. Mais dans les aimants, c'est plus subtil : les porteurs de charge possèdent en plus un spin, une sorte de « toupie » intrinsèque. Dans certains matériaux, appelés altermagnets, les électrons de spins opposés ressentent différemment le réseau cristallin ; un gradient de température peut alors les séparer, donnant naissance à un courant de spin : un flux de spin sans flux de charge.
Les auteurs de l'étude ont examiné des altermagnets de différentes symétries : type d, type f, type g, type i. Pour le type d, l'effet Nernst de spin était déjà connu — un courant de spin linéaire en gradient de température. La nouveauté, c'est que dans les aimants de type f, le courant de spin est proportionnel au carré du gradient de température. C'est un effet Seebeck de spin non linéaire. Ce courant se comporte comme une diode : il laisse passer le spin dans un sens et presque pas dans l'autre. Dans le type g, le courant n'apparaît qu'au troisième ordre du gradient, et dans le type i, il circule perpendiculairement au flux de chaleur — c'est un courant de spin de type Nernst.
Ce qui est surprenant, c'est que tout cela se produit sans interaction spin-orbite — c'est généralement elle qui couple le spin au mouvement et qui est responsable de tels effets. Ici, la seule symétrie cristalline suffit. Pour la pratique, c'est important : ces matériaux sont plus faciles à fabriquer et à utiliser en spintronique — l'électronique où l'information est portée par le spin, et non par la charge.
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2602.19034
A prominent feature of $$d$$-wave altermagnets is that spin current is generated by applying temperature gradient, which is known as the spin-Nernst effect. We show in $$f$$-wave magnets that spin current is generated proportional to the square of the temperature gradient, which we call the nonlinear spin-Seebeck current. It can be used as a spin current diode. In addition, we show in $$g$$-wave altermagnets that spin current is generated in the third order of the temperature gradient. We also show in $$i$$-wave altermagnets that spin current is generated perpendicular to the temperature gradient, which is the spin-Nernst current. We have derived analytic formulas for these spin currents. It is interesting that these phenomena occur in the absence of the spin-orbit interaction. On the other hand, we show in $$p$$-wave magnets that spin current is not generated by temperature gradient.
Dans les altermagnets de type f, le courant de spin augmente quadratiquement avec le gradient de température : doublez la différence de température, le courant est multiplié par quatre.
L'idée de diode à spin fait écho à la « diode à vide » des premiers récits de science-fiction : contrôler un flux sans contact mécanique, mais au niveau quantique.