Conférence IPR : Stéphane MANGIN – « Le magnétisme sous les spots »

DATE : 21 Novembre 2017 – 12h15 – Le Diapason, Campus de beaulieu, Rennes

 Conférencier : Stéphane Mangin, Institut Jean Lamour, Université de Lorraine

Résumé :
L’énorme quantité d’informations générées par l’Internet des Objets demande des espaces de stockage, et des vitesses de traitement gigantesque. Aujourd’hui la majorité de l’information stockée sur les ordinateurs et dans le nuage (cloud) est physiquement présente sur des disques durs.
Pour le disque dur, le stockage binaire de l’information (0 et 1) est réalisé sur un medium granulaire constitué de phases magnétiques nanoscopiques qui se comportent comme autant d’aimants au passage de la tête de lecture. Pour écrire l’information, il faut donc être capable de retourner l’aimantation de ces nano-aimants. Ceci est réalisé par l’intermédiaire d’un champ magnétique. Cette méthode atteint aujourd’hui ses limites et il ne semble plus possible d’augmenter la vitesse d’écriture et de lecture tout en accroissant la densité d’information stockée.
Lors de cet exposé je présenterai les limites actuelles de l’ enregistrement magnétique avant de démontrer que l’on peut utiliser des pulses de lumière laser ultrarapides pour retourner l’aimantation à l’échelle nanométrique. Ce retournement d’aimantation « tout optique » découvert en 2007 n’avait jusqu’alors pu être observé que pour un type de matériau particulier : un alliage de cobalt, de fer et de gadolinium.[1] Le groupe de l’Institut Jean Lamour à l’université de Lorraine, en collaboration avec des équipes de l’Université de Californie San Diego (UCSD) a démontré que ce phénomène était beaucoup plus général et qu’un grand nombre de matériaux magnétiques pouvaient montrer cette propriété[2] parmi lesquels les milieux granulaires utilisés dans l’enregistrement magnétique.[3] Un faisceau laser polarisé permet de retourner l’aimantation de ces matériaux dans un sens ou dans l’autre. Il est ainsi possible d’enregistrer de l’information sur un matériau magnétique à l’endroit où le laser agit. Effectuer ces renversements d’aimantation par la lumière permet par ailleurs de stocker et de lire l’information beaucoup plus rapidement. En plus d’être bien plus rapide, ce phénomène de retournement d’aimantation semble nécessiter beaucoup moins d’énergie que les systèmes actuels.[4] Ces découvertes nous permettent d’envisager un stockage de l’information ultime plus rapide et moins gourmand en énergie.

[1] C.D. Stanciu, F. Hansteen, A.V. Kimel, A. Kirilyuk, A. Tsukamoto, A. Itoh, T. Rasing, Ultrafast Interaction of the Angular Momentum of Photons with Spins in the Metallic Amorphous Alloy GdFeCo, Phys. Rev. Lett., vol. 98, 207401, 2007.

[2] S. Mangin, M. Gottwald, C.-H. Lambert, D. Steil, V. Uhlir, L. Pang, H. Hehn, S. Alebrand, M. Cinchetti, G. malinnowski, Y. Fainman, M. Aeschlimann, E.E. Fullerton, Engineered materials for all-optical helicity-dependent magnetic switching, Nat. Mater., vol. 13, pp-286-292, 2014.

[3] C.H. Lambert, S. Mangin, B.S.D.C.S. Varaprasad, Y.K. Takahashi, M. Hehn, M. Cinchetti, G. Malinowski, K. Hono, Y. Fainman, M.Aeschlimann, E.E. Fullerton, All-optical control of ferromagnetic thin films and nanostructures , Science, vol. 345, pp-1337–1340, 2014.

[4] M.S. El Hadri, M. Hehn, P. Pirro, C.-H. Lambert, G. Malinowski, E.E. Fullerton, S. Mangin, Two types of all-optical magnetization switching mechanisms using femtosecond laser pulses, Phys. Rev. B, vol. 94, pp. 064412, 2016.

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