Comment colorer un aimant avec de la lumière express
Dans un morceau d'aimant ordinaire, tous les spins électroniques — ces minuscules aiguilles magnétiques — pointent dans la même direction. C'est un rang de soldats tournés vers leur commandant. Cet ordre est appelé antiferromagnétique colinéaire. Mais des physiciens ont trouvé le moyen de faire « danser » ce rang : à l'aide de deux faisceaux laser de couleurs différentes, battant exactement en cadence, on peut créer un nouveau type de motif magnétique dans le matériau.
Deux faisceaux laser dont les phases sont synchronisées (les couleurs sont dans un rapport 1:2) engendrent dans le matériau un ordre caché qui brise la symétrie de réflexion spatiale. En termes simples, les aiguilles électroniques commencent à pointer différemment selon leur position dans le cristal — on obtient une « texture de spin ». Cet effet ressemble à ce qui se passerait si deux vagues d'ordres agissaient sur un rang de soldats : l'une ferait tourner la tête de tous vers la droite, l'autre ferait pencher ceux qui occupent les positions paires vers l'avant. Au final, le rang acquiert un relief complexe mais contrôlable.
L'intérêt pratique réside dans la possibilité de contrôler les courants de spin sans champs magnétiques ni métaux lourds. Habituellement, on a besoin d'électroaimants encombrants ou de matériaux rares. Ici, deux faisceaux lumineux et un antiferromagnétique ordinaire, dont la nature regorge, suffisent. Les auteurs de l'étude ont également montré que si l'on applique la même méthode à un aimant symétrique, un courant de spin anormal apparaît — un flux de spins sans dissipation, c'est-à-dire sans échauffement superflu. C'est exactement ce dont rêvent les concepteurs de puces spintroniques.
Un champ laser bicolore avec un rapport de fréquences de 1:2 rappelle l'intervalle musical d'octave — mais dans le monde des photons. Cette « octave optique » fait osciller les électrons de manière anharmonique, ce qui engendre l'ordre magnétique inhabituel.
Dans le roman « Les Enfants d'Icare » d'Arthur C. Clarke, les extraterrestres manipulaient la matière à l'aide de champs. Il semble que nous apprenions à faire de même — en restructurant la structure interne des aimants avec la lumière.