Effet Nernst de spin

L'effet Nernst de spin est un phénomène de génération de courant de spin provoqué par le flux thermique d’électrons ou de magnons dans la matière condensée. Sous l’effet d’un entraînement thermique tel qu’un gradient de température ou un gradient de potentiel chimique, les porteurs de spin vers le haut et vers le bas peuvent circuler perpendiculairement au courant thermique, mais dans des directions opposées, et ce sans application d’un champ magnétique. Cet effet est similaire à l’effet Hall de spin (en), où un courant de spin pur est induit par un courant électrique.

L’effet Nernst de spin peut être détecté par la séparation spatiale des espèces de spin opposées, typiquement sous forme de polarisation de spin (accumulation de spin déséquilibrée) aux bords transverses d’un matériau.

L’effet Nernst de spin pour les électrons a été observé expérimentalement pour la première fois en 2016, et publié par deux groupes indépendants en 2017[1],[2].

L’effet Nernst de spin pour les magnons (quanta des excitations d’onde de spin) a été proposé théoriquement en 2016[3],[4] dans des matériaux antiferromagnétiques colinéaires, mais sa confirmation expérimentale reste incertaine. En 2017, à peu près à la même époque que l’observation expérimentale de son homologue électronique, l’effet Nernst de spin des magnons a été revendiqué dans le trichalcogénure de métal de transition MnPS3[5]. Cependant, l’expérience présentait des ambiguïtés qui ne permettent pas de vérifier de manière concluante cet effet, nécessitant de futures études expérimentales. Selon une description plus précise tenant compte de la géométrie réelle des dispositifs, il est admis que la détection optique serait plus fiable que la détection électronique[6]. À ce jour, aucune détection optique de l’effet Nernst de spin des magnons n’a été rapportée.

Notes et références

  1. ↑ Peng Sheng, Yuya Sakuraba, Yong-Chang Lau, Saburo Takahashi, Seiji Mitani et Masamitsu Hayashi, « The spin Nernst effect in tungsten », American Association for the Advancement of Science (AAAS), vol. 3, no 11,‎ , e1701503 (ISSN 2375-2548, PMID 29119140, PMCID 5669613, DOI 10.1126/sciadv.1701503 , Bibcode 2017SciA....3E1503S, arXiv 1607.06594)
  2. ↑ S. Meyer, Y.-T. Chen, S. Wimmer, M. Althammer, T. Wimmer, R. Schlitz, S. Geprägs, H. Huebl, D. Ködderitzsch, H. Ebert, G. E. W. Bauer, R. Gross et S. T. B. Goennenwein, « Observation of the spin Nernst effect », Springer Nature, vol. 16, no 10,‎ , p. 977–981 (ISSN 1476-1122, PMID 28892056, DOI 10.1038/nmat4964, Bibcode 2017NatMa..16..977M, arXiv 1607.02277, S2CID 5050523)
  3. ↑ Ran Cheng, Satoshi Okamoto et Di Xiao, « Spin Nernst Effect of Magnons in Collinear Antiferromagnets », Physical Review Letters, vol. 117, no 21,‎ , p. 217202 (PMID 27911532, DOI 10.1103/PhysRevLett.117.217202, Bibcode 2016PhRvL.117u7202C, arXiv 1606.01952, lire en ligne)
  4. ↑ Vladimir A. Zyuzin et Alexey A. Kovalev, « Magnon Spin Nernst Effect in Antiferromagnets », Physical Review Letters, vol. 117, no 21,‎ , p. 217203 (PMID 27911531, DOI 10.1103/PhysRevLett.117.217203 , Bibcode 2016PhRvL.117u7203Z, arXiv 1606.03088)
  5. ↑ Y. Shiomi, R. Takashima et E. Saitoh, « Experimental evidence consistent with a magnon Nernst effect in the antiferromagnetic insulator MnPS3 », Physical Review B, vol. 96, no 13,‎ 25 october, 2017, p. 134425 (DOI 10.1103/PhysRevB.96.134425, arXiv 1706.03978, lire en ligne)
  6. ↑ (en) Hantao Zhang et Ran Cheng, « A perspective on magnon spin Nernst effect in antiferromagnets », Applied Physics Letters, vol. 120, no 9,‎ , p. 090502 (ISSN 0003-6951, DOI 10.1063/5.0084359, Bibcode 2022ApPhL.120i0502Z, arXiv 2201.01907, lire en ligne)

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