L’altermagnétisme : une découverte qui pourrait transformer l’électronique
Publication : Badura, W. H. Campos, V. K. Bharadwaj, I. Kounta, L. Michez, M. Petit, J. Rial, M. Leiviskä, V. Baltz, F. Krizek, D. Kriegner, J. Zeleny, J. Zemen, S. Telkamp, S. Sailler, M. Lammel, R. J. Ubiergo, A. Birk Hellenes, R. Gonzalez-Hernandez, J. Sinova, T. Jungwirth, S. T. B. Goennenwein, L. Smejkal, H. Reichlova
Observation of the anomalous Nernst effect in altermagnetic candidate Mn5Si3
Nature Communications 16, 7111 (2025)
DOI : 10.1038/s41467-025-62331-7
Le développement du numérique, moteur de transformations sociétale, industrielle et économique, repose aujourd’hui sur une électronique toujours plus performante et sobre en énergie. Dans ce contexte, la découverte des matériaux altermagnétiques se présente comme une avancée remarquable pour la spintronique, un domaine de l’électronique reconnu dans la stratégie nationale comme une des possibles solutions au développement d’un numérique plus frugal et agile. Ces matériaux disruptifs combinent les atouts des ferromagnétiques — leur capacité à polariser un courant électrique — et des antiferromagnétiques — leur robustesse face aux champs magnétiques et leur rapidité aux fréquences THz. Ces atouts ouvrent la voie à la conception de dispositifs spintroniques plus rapides, plus compacts et plus durables.
Parmi les centaines de composés altermagnétiques prédits, seuls quatre ont été confirmés expérimentalement à ce jour. Le Mn₅Si₃ se distingue par sa composition en éléments abondants, peu coûteux et à faible couplage spin-orbite, permettant d’attribuer le décalage en spin de ses bandes d’énergie à des effets purement non-relativistes, liés à l’arrangement des moments magnétiques par rapport à ses symétries cristallines. Dans le cadre d’une collaboration franco-germano-tchèque, l’équipe SPIXY du CINaM a mis en évidence plusieurs signatures clés de l’altermagnétisme dans des films minces épitaxiés de Mn₅Si₃ : une théorie validée, un fort effet Hall anormal en l’absence de champ magnétique et d’aimantation, ainsi qu’une anisotropie marquée de cet effet, directement liée à la cristallinité du matériau. Dans cette nouvelle publication, nous mettons en évidence, pour la première fois dans un matériau altermagnétique, la présence spontanée de l’effet Nernst anormal. Ces travaux démontrent le potentiel d’un matériau altermagnétique, composé d’éléments légers et non toxiques, pour des applications en thermoélectricité et en spin-caloritronique. Ils comblent par ailleurs une lacune historique en révélant la présence d’un effet Nernst anormal spontané dans les aimants compensés avec un arrangement colinéaire des moments magnétiques, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour une spintronique durable et performante.
