​Dans un matériau antiferromagnétique (AF), les moments magnétiques des atomes pointent dans des directions opposées entre voisins, produisant une aimantation nulle. Difficile dans ces conditions de sonder l'ordre AF, par ailleurs très peu sensible à un champ magnétique extérieur. Pourtant ces matériaux font l'objet de nombreuses recherches. Une mémoire AF serait en effet ultra-compacte, insensible aux perturbations électromagnétiques et pourrait atteindre une fréquence de retournement de l'aimantation de l'ordre du térahertz (10¹² Hz) !

Mais comment contrôler l'ordre AF d'un matériau ? Des physiciens de l'Iramis sont parvenus à visualiser l'ordre AF du ferrite de bismuth (BiFeO₃) en utilisant la « génération de second harmonique ». En effet, la présence d'un ordre AF brise une « symétrie » spatiale du cristal, ce qui rend possible l'émission de lumière à la fréquence double de celle du laser infrarouge femtoseconde (10^-15 s) incident. De cette manière, il est possible de former l'image des domaines magnétiques du ferrite de bismuth.

Cette technique a, de plus, permis de suivre l'évolution des domaines antiferromagnétiques sous l'effet de stimuli externes tels qu'un champ électrique ou une excitation optique.

Cette étude est le fruit d'une collaboration avec l'Unité mixte de physique (CNRS, Thales, Université Paris-Sud, Université Paris-Saclay), à Palaiseau.