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Une nouvelle quasiparticule observée dans les multiferroïques : les électromagnons

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Les multiferroïques sont des matériaux qui présentent la rare propriété de posséder simultanément un ordre ferroélectrique et un ordre magnétique qui dans certains cas intéragissent. Une telle interaction est un enjeu considérable dans l’électronique de spin ou le stockage de l’information car elle offre l’opportunité de contrôler les spins via un champ électrique et la polarisation via un champ magnétique. A l’origine de cette interaction est une onde de spin polaire : l’électromagnon

L’équipe SQUAP du Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques a mis en évidence par diffusion inélastique de la lumière (effet Raman) l’existence de cette onde de spin polaire dans le multiférroique BiFeO3.

Les ondes de spins décrivent ici une cycloïde dont les modes de propagation sont observés optiquement. Un de ces modes présente une bande d’énergie interdite (gap) dans sa courbe de dispersion. Sur la base de la comparaison avec des calculs théoriques, ce gap provient du couplage de ce mode avec un mode de vibration polarisé électriquement. Ce dernier transfère alors à l’onde de spin (appelée magnon) son caractère électrique donnant ainsi naissance à un nouveau type d’excitations : les électromagnons intrication nouvelle du magnétisme et de la charge électrique à l’échelle nanométrique.

- Référence : Possible observation of cycloidal electromagnons in BiFeO3 in M. Cazayous, Y. Gallais, A. Sacuto, R. de Sousa, D. Lebeugle, and D. Colson, Phys. Rev. Lett., 101 037601 (2008).