Une équipe de chercheurs de la Penn State University ont développé une nouvelle méthode pour exploré les interactions au sein des systèmes complexes.

 Les systèmes frustrés sont des ensembles réunissant des interactions pour lesquels un matèriau, par exemple, ne pourra pas satisfaire à toutes les contraintes imposées par les interactions physiques. Il en résultera alors des comportements particuliers allant au delà des modèles physiques à l'équilibre.

Etudier de tels systèmes ne peut pas se faire globalement telle que la compréhension de toutes les intractions siègent de l'activité cérébrale. Pour palier à ces difficultés, ont établi généralement des modèles simplifiés ne tenant compte que d'un seul type d'interaction ou des modèles à partir de système frustrés très simples comme la glace.

Certains de ces systèmes comprennent des atomes pour lesquels ont peut définir un artefacte physique nommé le moment magnétique que l'on peut se représenter comme une petite aiguille de boussole pointant dans une direction particulière. Chacune de ces aiguilles magnétiques va alors interagir avec ses voisines créées par dautres atomes. Il va en résulter une interaction globale dans laquelle chaque aiguille ne pourra pas exprimer totalement son influence physique. On parle de frustration magnétique. Malgré un nombre impressionnant d'atomes, donc d'aiguilles, ce type de système est certainement un des plus aisé à traiter.

En ce basant sur ce type de système, Peter Schiffer et ses collègues ont élaboré un matèriau semblable à un cristal de spin par une technique de lithographie électronique dans lequel sont organisés en matrices des centaines de milliers de ces aiguilles magnétiques, obtenant ainsi un système magnétique frustré dont ils maîtrisent toutes les caractéristiques

A l'aide d'un microscope particulier, les chercheurs peuvent observer les aiguilles magétiques et voir leurs interactions mutuelles.

Selon Schiffer, cette nouvelle approche constitue une avancée importante car les paramètres de leur matèriau étant parfaitement connus, l'observation des aiguilles va autoriser une compréhension directe de chaque paramètre sur les interactions et la frustration du matèriau.

Source : Eberly College of Science