Des chercheurs de Carnegie Mellon remettent en question une hypothèse vieille de plus d’un siècle en physique
Des chercheurs de l’Université Carnegie Mellon ont identifié une réponse magnétique inhabituelle qui remet en cause une hypothèse longtemps établie concernant l’effet Hall, un principe fondamental utilisé pour étudier le comportement électrique et magnétique des matériaux. Les résultats, publiés dans Nature Materials, élargissent la compréhension de l’effet Hall et pourraient soutenir le développement de capteurs magnétiques plus simples et flexibles pour l’électronique, le transport et l’imagerie médicale.
L’effet Hall, découvert en 1879 par Edwin Hall, repose sur l’idée qu’un champ magnétique appliqué perpendiculairement à un matériau porteur de courant électrique pousse les charges en mouvement sur un côté, générant ainsi une tension mesurable. Ce signal fournit des informations cruciales sur un matériau, notamment la nature des charges, leur nombre et leur mobilité. Les capteurs basés sur l’effet Hall sont largement utilisés dans diverses technologies, des voitures aux claviers d’ordinateur.
Dans le laboratoire LIQUID de l’Université Carnegie Mellon, les chercheurs ont démontré une nouvelle forme de cet effet. « Pendant longtemps, on a pensé que l’effet Hall ne fonctionnait que lorsque le champ magnétique était appliqué perpendiculairement au plan du film. Nous avons montré que ce n’est pas vrai : on peut également obtenir une réponse lorsque le champ est dans le plan, » a déclaré Simranjeet Singh, professeur associé de physique.
Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives pour les physiciens, leur permettant d’explorer des structures magnétiques et topologiques multidimensionnelles dans les systèmes de matière condensée. Singh a ajouté que cette avancée pourrait permettre de concevoir de nouvelles architectures de dispositifs et types de capteurs, comme la magnétométrie vectorielle, en mesurant les signaux de l’effet Hall anormal à la fois hors du plan et dans le plan.
Les chercheurs ont commencé leur étude avec le tellurure d’iridium de tantale (TaIrTe4), dont la structure cristalline a la symétrie nécessaire pour soutenir un effet Hall multidimensionnel. En réduisant le matériau à quelques couches atomiques et en le plaçant à proximité d’une couche magnétique, le Cr2Ge2Te6 (CGT), ils ont pu influencer les propriétés magnétiques du TaIrTe4 normalement non magnétique, tout en conservant ses caractéristiques électroniques sous-jacentes.
Cette recherche pourrait permettre à un seul dispositif ultrafin de détecter des champs magnétiques le long de plusieurs axes, élargissant ainsi le potentiel d’application de ces matériaux. Les chercheurs continuent d’explorer d’autres combinaisons de matériaux susceptibles de produire cette réponse Hall inhabituelle et testent le comportement du dispositif à température ambiante, ce qui sera essentiel pour des applications pratiques futures.
Source : Carnegie Mellon University
