Imagerie des textures antiferromagnétiques non collinéaires via la relaxométrie de spin unique

Les matériaux antiferromagnétiques sont des plateformes prometteuses pour la spintronique de nouvelle génération en raison de leur dynamique rapide et de leur grande robustesse contre les champs magnétiques parasites. Cependant, l'imagerie à l'échelle nanométrique de l'ordre magnétique dans de tels matériaux avec une aimantation nette nulle reste un défi expérimental majeur. Ici, nous montrons que les textures de spin antiferromagnétiques non collinéaires peuvent être imager en sondant le bruit magnétique qu'elles produisent localement via des populations thermiques de magnons. À cette fin, nous effectuons une relaxométrie à l'échelle nanométrique, entièrement optique, avec un capteur quantique à balayage basé sur un défaut unique de vacance d'azote (NV) dans le diamant. Le bruit magnétique est détecté par une augmentation du taux de relaxation de spin du défaut NV, ce qui entraîne une réduction globale de son signal de photoluminescence sous une illumination laser continue. Comme preuve de concept, l'efficacité de la méthode est démontrée en imagerie de diverses textures de spin dans des antiferromagnétiques synthétiques, y compris des murs de domaine, des spirales de spin et des skyrmions antiferromagnétiques. Cette procédure d'imagerie pourrait être étendue à une grande classe d'antiferromagnétiques intrinsèques et ouvre de nouvelles opportunités pour étudier la physique des modes d'onde de spin localisés pour la magnoniques.