Université chinoise développe une méthode d'imagerie de spin à l'échelle atomique

Une équipe de recherche de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) a développé une méthode novatrice pour imager le spin des électrons à l'échelle atomique. L'étude, publiée le 13 octobre dans la revue Nature, utilise une pointe de microscope à effet tunnel fabriquée à partir d'un matériau topologique. Cette "loupe à l'échelle atomique" offre des détails sans précédent sur les propriétés magnétiques des matériaux quantiques.

Les sondes traditionnelles résolvant le spin s'appuient souvent sur des atomes magnétiques à la pointe, dont les états de spin peuvent être influencés par les interactions avec l'échantillon. Elles nécessitent également fréquemment des champs magnétiques externes. La nouvelle méthode exploite les états de frontière unidimensionnels des systèmes de Hall quantique à spin, qui possèdent une caractéristique hélicoïdale : les électrons se déplaçant dans des directions opposées le long de la même frontière portent des spins opposés.

L'équipe de recherche, en collaboration avec l'Université des sciences et technologies de Hong Kong, a fabriqué une pointe de microscope à effet tunnel résolvant l'échelle atomique à partir d'un matériau topologique, spécifiquement du monocristal d'α-bromobismuth. Après avoir confirmé les propriétés de la pointe, elle a été utilisée pour étudier la surface de l'oxyde de sélénium de vanadium et de potassium (KV2Se2O). Cette étude matérielle a fourni des preuves d'un ordre magnétique échelonné, bidimensionnel et de type onde d, à l'échelle atomique.

Cette avancée ouvre de nouvelles voies pour l'étude des matériaux quantiques et des phénomènes magnétiques à l'échelle nanométrique. Les chercheurs suggèrent que la méthode pourrait être appliquée à l'avenir pour étudier les propriétés des matériaux émergents, y compris les aimants bidimensionnels et d'autres matériaux quantiques complexes, à l'échelle atomique.