Un interrupteur magnétique pour l'électronique de demain express
Le cristal modifie sa géométrie interne, comme la charpente d'un bâtiment qui se déforme légèrement lors d'un tremblement de terre. Dans l'alliage de manganèse et de gallium (Mn₃Ga), à une température d'environ 485 kelvins (soit environ 212 °C), se produit une transition magnétique : les atomes s'organisent en un ordre antiferromagnétique, où les moments magnétiques voisins pointent dans des directions opposées. Lorsqu'on refroidit ensuite jusqu'à température ambiante, le réseau cristallin se déforme légèrement – il passe d'une structure hexagonale à une structure monoclinique, comme si une boîte rectangulaire était légèrement écrasée sur un coin.
Ce déplacement modifie la position des points de Weyl – des points particuliers de l'espace des impulsions où les électrons se comportent comme des particules sans masse, semblables à la lumière. Dans l'état initial, les points de Weyl forment une configuration de type II, et après la transition, ils adoptent une configuration différente. Parallèlement, l'effet Hall anormal change brusquement : le champ électrique transverse, qui apparaît sans champ magnétique externe, devient nettement plus fort, et un effet Hall topologique apparaît – une contribution supplémentaire liée à la texture non triviale de l'aimantation.
L'intérêt pratique réside dans le fait que la commutation se produit à des températures proches de la température ambiante et est contrôlée par un simple changement de température. Cela ouvre la voie à des dispositifs de spintronique, où l'information est codée non pas par la charge, mais par le spin de l'électron. Le matériau Mn₃Ga est déjà connu pour ses propriétés antiferromagnétiques, et il devient maintenant un candidat pour la création d'interrupteurs et de capteurs de champ magnétique.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2603.20610
Topological phase transitions provide a unique window into the interplay between structure, magnetism, and Weyl physics in magnetic Weyl semimetals. However, realizing an intrinsic Weyl phase transition between two distinct Weyl states near room temperature remains challenging. Here, we demonstrate that a magnetostructural transition effectively induces such a transition in the kagome magnet Mn$$_3$$Ga. High-resolution neutron diffraction, magnetization characterizations and first-principles calculations reveal that Mn$$_3$$Ga undergoes a chiral antiferromagnetic transition below 485 K, followed by a magnetostructural transition to a monoclinic structure with highly canted antiferromagnetic order near room temperature. These cooperative changes in lattice and magnetic symmetries reorganize Weyl nodes, driving a transition from a primary type-II Weyl state to a distinct Weyl state, accompanied by dramatic variations in the anomalous Hall effect and appearance of topological Hall effect. Our findings open a new pathway for discovering novel topological Weyl states and potential spintronic applications.
La température de 485 kelvins correspond à environ 212 °C, soit un peu plus que la température d'ébullition de l'eau dans une cocotte-minute. Autrement dit, la transition se produit à une chaleur que l'on peut obtenir sur une cuisinière ordinaire.