Explorer les caractéristiques magnétiques des nanostructures grâce au microscope électronique à transmission

Deux physiciens des solides de l’Université technique de Vienne, Peter Schattschneider et Cécile Hébert, ont démontré qu’un microscope électronique à transmission (TEM) suffit à observer le phénomène de dichroïsme circulaire magnétique. Le recours à la méthode XMCD (X-Ray Magnetic Circular Dichroism) ne serait donc plus nécessaire.

La méthode XMCD, développée dans les années 1980, est couramment utilisée pour étudier les structures magnétiques de surfaces et de lames minces mais elle a pour défauts d’être peu précise et coûteuse, puisqu’elle nécessite l’utilisation d’un synchrotron. De fait, elle consiste à soumettre l’échantillon étudié à un rayonnement X polarisé circulairement, puis à étudier l’absorption du rayonnement, qui est plus ou moins importante selon l’orientation des éléments magnétiques constitutifs du matériau.

L’utilisation d’un microscope électronique à transmission permettrait d’atteindre des résolutions dix fois supérieures, de l’ordre de l’atome, pour des coûts sans commune mesure et pour des structures dont l’épaisseur irait jusqu’à 100 nm.

La méthode d’analyse développée, qui a été baptisée ELMCD (Energy Loss Magnetic Chiral Dichroism), serait particulièrement adaptée à l’étude des films magnétiques. En outre, les propriétés magnétiques, morphologiques, chimiques et cristallographiques des matériaux pourraient être caractérisées de façon simultanée.

La découverte, significative, a été faite dix mois seulement après le lancement du projet européen correspondant, CHIRALTEM (Chiral dichroism in the Transmission Electron Microscope), projet financé à hauteur de 890 000 euros par le programme NEST (New and Emerging Science and Technology). Or NEST entend soutenir la recherche visionnaire, à haut risque, en anticipant sur les besoins scientifiques et technologiques. La mise en pratique d’idées originales, pour certaines vouées à l’échec, y est encouragée.

Dans ce cadre, les partenaires de CHIRALTEM étudieront des matériaux magnétiques durs, puis des composants issus des nanotechnologies, après s’être consacrés aux matériaux ferromagnétiques. Des applications à la spintronique, voire à l’étude des bactéries magnétiques, sont envisagées. Par ailleurs, à Trieste, au sein de l’INFM (Istituto Nazionale per la Fisica della Materia), le Laboratoire national des technologies avancées et des nanosciences (TASC - Tecnologie Avanzate e nanoSCienza) comparera les résultats obtenus par XMCD ; l’Institut de physique de l’Académie des sciences de la République tchèque (Fyzikální ústav Akademie věd České republiky) réalisera des simulations numériques ; l’Institut de physique des structures de l’Université de Dresde (Institut für Strukturphysik) mettra au point une méthode alternative ; enfin, à l’Université de Regensburg, des chercheurs de l’Institut de magnétisme et de magnétoélectronique (Institut für Magnetismus and Magnetoelektronik) développeront des méthodes de préparation et de contrôle des échantillons.

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SC 259
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Rédaction et première publication dans le cadre du Bulletin Électronique du Service Scientifique de l’Ambassade de France à Vienne et plus précisément dans le cadre du BE Autriche numéro 65 du 15 juin 2005 (http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/28440.htm)

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