Effet du champ magnétique sur les électrons durant une gravure

Une équipe nippo-française a réussi à observer des réactions photochimiques induites par le champ magnétique oscillant à fréquence optique.
L’étude des champs électriques dans les matériaux à l’échelle nanométrique avait facilité l’accord de la perméabilité magnétique des matériaux avec la structure périodique nanométrique. Cependant, bien que les effets associés au champ électrique pour les réactions chimiques de ces matériaux soient bien connues, les interactions avec les composantes magnétiques du champ restent mal comprises. De plus, l’efficacité de couplage entre champ magnétique externe et électrons est faible, par comparaison avec les effets du champ électrique dans le domaine visible, de telles sorte que l’effet du champ magnétique est en général tenu pour négligeable dans les réactions photo-induites.
Pour évaluer l’effet du champ magnétique sur des réactions photochimiques à l’échelle nanométrique, Takashi Yatsui, de l’Université de Tokyo et des collaborateurs au Japon et en France ont développé un processus de fabrication à l’échelle nano, par gravure en champ proche, dans lequel une réaction photochimique est induite par le seul champ proche optique. Dans le numéro paru en Mars de “Light: Science & Applications”(Nature Publishing Group), ils examinent la gravure en champ proche d’une structure composée de nanobandes de ZrO2, et identifient un comportement dépendant de la polarisation d’irradiation dans ce processus de gravure. Ce phénomène a été analysé par une simulation numérique, qui montre que les propriétés de gravure sont déterminées par la structure du champ magnétique, plutôt que par celles du champ électrique. Le résultat de ces travaux ouvre de nouvelles voies pour la préparation de matériaux à l’échelle nanométrique par un champ magnétique contrôlé optiquement.
L’inclusion du champ magnétique fournit un degré de liberté supplémentaire pour fabriquer des nanostructures pour des systèmes électriques ou optiques avancés.

figFig. Gravure d’une nanobande de ZrO2 par un champ magnétique localisé oscillant à la fréquence de la lumière. La dépendance en polarisation se traduit par des profils de gravure différents. A gauche: Polarisation perpendiculaire à la nanobande à graver ; à droite: Polarisation parallèle à la nanobande. © Takashi Yatsui

Ce travail a été partiellement soutenu par une Grant-in-Aid MEXT pour la Recherche Scientifique (B) (No. 26286022,25288012), une Grant-in-Aid MEXT pour le programme de Recherche Exploratoire(No.26630122), une Grant-in-Aid MEXT pour la Recherche Scientifique dans les domaines Innonvants (No. 15H00866), un MEXT Plateforme de Nanotechnologie (No.12024046), le programme JSPS “Core-to-Core” (A. réseaux de recherhce avancés), la Fondation du Mémorial Yazaki, la Fondation pour la recherche en Opto-Science et Technologie, et le RIKEN AICS par le projet (ID: hp150218) du HPCI System Research

Article
T. Yatsui, T. Tsuboi, M. Yamaguchi, K. Nobusada, S. Tojo, F. Stehlin, O. Soppera, D. Bloch, “Optically controlled magnetic-field etching on the nano-scale,” Light: Science & Applications, Volume 5, e16054 (7 pages), doi: 10.1038/lsa.2016.54

Liens
School of Engineering
Department of Electrical Engineering and Information Systems
Nobusada Group, Institute for Molecular Science
Tojo Laboratory, Chuo University
Institut de Sciences des Materiaux de Mulhouse (IS2M)
Université Paris 13

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