mardi 5 octobre 2010 | By Abdelwahab
Le couplage d’effets magnétique, électrique et mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies,...) au sein d’un même matériau (Un matériau est une Matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.), constitue une spécificité que seuls de rares composés dits "multiferroïques" présentent. Au sein de l’un de ces composés, les chercheurs du CEA Iramis (1) ont observé et expliqué un effet photostrictif, c’est-à-dire une distorsion sous l’effet de la lumière (La lumière désigne les ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des...): une propriété supplémentaire pour ces matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.), qui donne des idées pour les capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable,...) du futur. Ces travaux font l’objet d’une publication dans Nature Materials du mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) d’octobre.
Les composés multiferroïques sont des matériaux multifonctionnels: ils présentent la particularité d’entraîner, sous l'action d'un signal externe d'une nature donnée (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose,...) (éclairement, contrainte, champ magnétique (En physique, le champ magnétique est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité et d'une direction,...) ou électrique externe), la modification d’une autre propriété du matériau (aimantation, polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments dipolaires dans les matériaux...) électrique, déformation...) . Ces composés offrent notamment la possibilité de contrôler une aimantation par un champ électrique (Dans le cadre de l'électromagnétisme, le champ électrique est un objet physique qui permet de définir et éventuellement...) ; un effet magnétoélectrique longtemps cantonné à certains matériaux exotiques réagissant à très basses températures.
Depuis le début des années 2000, les chercheurs étudient cet effet au sein d’un oxyde, la ferrite de bismuth BiFeO3 , un matériau antiferromagnétique (2) et ferroélectrique (3) à température (La température d'un système est une fonction croissante du degré d'agitation thermique des particules, c'est-à-dire de...) ambiante. Ils voient son utilité dans les mémoires d’ordinateurs, afin de réduire les tailles des éléments mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.), et de diminuer les pertes d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la...) lors de l’écriture, et l'échauffement qui en découle.
En plus du couplage entre polarisation électrique, magnétisme et distorsion du réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec...) cristallin (déformation du matériau), l'oxyde BiFeO3 présente un couplage entre éclairement et déformation: c’est ce que viennent de démontrer les chercheurs du CEA Iramis. BiFeO3 est photovoltaïque, c'est-à-dire que la lumière est à même de générer des charges électriques au sein du matériau. En éclairant un cristal de BiFeO3 par un laser (L'effet laser est un principe d'amplification cohérente de la lumière par émission stimulée. Laser est l'acronyme...), ou même par de la lumière dans le spectre visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est...), les chercheurs ont observé qu’il se dilate légèrement. Cette propriété appelée "photostriction" est expliquée par la combinaison (Une combinaison peut être :) des effets photovoltaïque (la lumière génère un champ électrique interne) et piézoélectrique (le champ électrique distord le matériau).
Notes:
(1) CEA Iramis: Institut Rayonnement Matière de Saclay.
(2) L’antiferromagnétisme est un ordre magnétique dans lequel la moitié des atomes a un moment magnétique (En magnétostatique, soit une distribution de courants permanents à support compact de volume V.) opposé ( En mathématique, l'opposé d’un nombre est le nombre tel que, lorsqu’il est à ajouté à n donne zéro. ...) à l’autre moitié (cela ne signifie pas que le matériau n’est pas magnétique).
(3) Propriété d’un matériau qui présente spontanément une polarisation électrique.
Référence:
Source et illustration: CEA
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