Altermagnets : la danse cachée des spins express
Les altermagnets évoquent une salle de bal où les couples tournent dans des directions opposées : la salle elle-même est immobile, mais à l'intérieur bouillonne un mouvement ordonné. De même, les spins électroniques (leur sens de rotation) dans ces matériaux forment des motifs complexes sans créer de magnétisme global. Cette « chorégraphie » cachée permet aux électrons de spins différents de se déplacer dans des directions opposées, comme des danseurs qui se dispersent sur les bords de la piste. Cet effet sépare les porteurs sans aimant externe.
Les physiciens ont proposé une description théorique pour les altermagnets achiraux, où les spins ne se contentent pas de pointer vers le haut ou vers le bas, mais s'enroulent en figures tridimensionnelles symétriques par réflexion. Le modèle, qui plonge ses racines dans les travaux de Lev Landau et s'appuie sur le modèle standard de la physique des particules, prédit une amplification du courant de spin et du piézomagnétisme – la capacité de s'aimantéger légèrement sous compression, comme si, en appuyant sur la piste de danse, certains couples se mettaient à bouger en synchronie.
Une expérience sur un cristal de NiS2 a montré qu'en refroidissant, le désordre interne diminue et les spins s'organisent en deux structures successives. L'analyse par la lumière a confirmé : la géométrie non standard rend l'ordre remarquablement stable – plus robuste que celui des altermagnets simples. Cela ouvre la voie à des dispositifs spintroniques où l'information est transportée par la direction du spin, promettant une électronique plus rapide et plus économe.
L'altermagnétisme n'a été prédit théoriquement qu'en 2019, mais plus d'une centaine de matériaux présentant ces propriétés ont déjà été découverts, dont le NiS2.
Contrôler les spins sans champs magnétiques nous transporte dans un monde de science-fiction, où des « ordinateurs à spin » fonctionneraient sans dépense d'énergie, comme dans les romans d'un futur lointain.