Des chercheurs du laboratoire associé CICECO de l'Université d'Aveiro (UA) en collaboration avec des chercheurs japonais ont décrit dans la revue internationale Physical Review Letters un nouveau matériau multiferroïque.
Un matériau multiferroïque est un matériau qui est simultanément ferroélectrique (possédant une polarisation spontanée) et ferromagnétique (possédant un magnétisme spontané). Il est possible d'utiliser les deux propriétés du matériau, à savoir, l'induction de l'aimantation par un champ électrique ou la polarisation par un champ magnétique. Il existe actuellement très peu de matériaux multiferroïques car la combinaison des deux propriétés est difficile à obtenir. Un matériau ferroélectrique doit être isolant alors qu'un matériau ferromagnétique est souvent un métal.
Plusieurs années auparavant, il a été proposé que les oxydes de manganèse (manganites) contenant du praséodyme et du calcium puissent être le siège de déformations de la distribution des charges des ions de manière à rompre la symétrie d'inversion spatiale. Théoriquement, il était concevable d'utiliser cette rupture de charge pour faire apparaître des charges polarisées et obtenir une propriété de matériaux ferroélectriques. En dépit des études réalisées, le mécanisme sous-jacent à cette prévision n'avait pas été démontré jusqu'à maintenant. Afin d'obtenir ces résultats, l'équipe a utilisé des méthodes originales comportant des ions radioactifs agissant comme des sondes ponctuelles de la structure et de la polarisation électrique locale.
Des ions de l'isomère nucléaire du cadmium-111 (111mCd), dont la durée de demi-vie est de 48 minutes, ont été introduits en très faible quantité (ppm) dans les échantillons grâce à l'ISOLDE du CERN (Centre Européen pour la Recherche Nucléaire). L'isotope radioactif retrouve son état stable 111Cd en émettant deux photons dont l'analyse permet de cerner l'environnement local électrique et magnétique de l'échantillon. L'étude des caractéristiques de cette mesure, complétée par la composition de l'échantillon et de la température, a permis de mettre en évidence un état d'organisation des charges électriques. De même, l'équipe a pu mettre en évidence toute une série d'états parmi lesquels le matériau acquiert un magnétisme.
Cette découverte va susciter la recherche de nouveaux matériaux multiferroïques basés sur ce nouveau concept. De tels matériaux pourraient permettre l'utilisation simultanée de signaux magnétiques (comme ceux utilisés dans les disques durs des ordinateurs et des Ipods) et électriques (comme les mémoires vives ferroélectriques FRAM). Ceci permettrait l'utilisation simultanée de stimulations électriques et magnétiques avec des applications possibles dans l'enregistrement de l'information ou les sondes.
