Une double chiralité révélée par les rayons X de SOLEIL
Dans une même expérience et pour un même matériau, des physiciennes et des physiciens ont pour la première fois mesuré la chiralité de l'organisation magnétique des atomes se superposant à la chiralité de leur organisation électrique. Ces avancées font progresser la connaissance des matériaux possédant des ordres à la fois magnétique et électrique. Elles ont été réalisées par la méthode de diffusion résonante de rayons X grâce au flux de photons très important du rayonnement synchrotron de SOLEIL.
La chiralité d'un objet est une propriété liée à la symétrie, ou plutôt à une absence de symétrie, telle une main droite qui ne peut pas se superposer avec une main gauche. Cette propriété se manifeste à toutes les échelles dans la nature, depuis les mains jusqu'aux particules élémentaires. Ici, c'est l'arrangement des spins électroniques (les dipôles magnétiques portés par les électrons) dans les cristaux qui est en jeu. Les propriétés d'aimantation des matériaux ferromagnétiques comme le fer sont dues à l'alignement de ces spins avec une même orientation. Dans le cas des matériaux antiferromagnétiques, les spins s'alignent mais tête-bêche, leur orientation alternant d'un spin à son voisin. Dans certains matériaux ferromagnétiques, il peut exister des domaines circulaires appelés skyrmions dans lesquels les spins s'enroulent de façon chirale. Ces structures, peu consommatrices d'énergie, sont considérées pour l'avenir du stockage magnétique, et leurs équivalents antiferromagnétiques, pas encore démontrés mais plus rapides à manipuler, pourraient être encore plus intéressants. Par ailleurs, de façon analogue à l'ordre ferromagnétique, il existe dans certains matériaux dits ferroélectriques, un ordre lié à l'orientation des dipôles électriques portés par les atomes. Les matériaux multiferroïques sont ceux qui présentent plusieurs ordres, ferromagnétiques ou ferroélectriques.