Une équipe de chercheurs internationaux dirigée par l’Université d’Ottawa a fait une percée dans la mise au point d’aimants ultraminces, une découverte qui pourrait mener à des appareils électroniques plus rapides et plus éconergétiques, à des ordinateurs quantiques et à des systèmes de communication de pointe.
L’étude, dirigée par Hang Chi, titulaire de la Chaire de recherche du Canada sur les dispositifs et circuits électroniques quantiques et professeur adjoint de physique à la Faculté des sciences de l’Université d’Ottawa, démontre une nouvelle façon de renforcer le magnétisme dans des matériaux dont l’épaisseur ne dépasse pas quelques atomes. Il s’agit d’une étape cruciale vers l’utilisation de ces minuscules aimants dans les technologies du monde réel.
Une augmentation de la force magnétique de 20
Les aimants traditionnels sont encombrants et difficiles à miniaturiser pour les appareils électroniques de pointe. Les aimants ultra-minces (2D), en revanche, ne font que quelques atomes d’épaisseur et pourraient permettre de créer des appareils plus petits et plus puissants. Cependant, ils présentent un inconvénient majeur : ils ne fonctionnent généralement qu’à des températures extrêmement basses, ce qui les rend peu pratiques pour un usage quotidien.
Pour résoudre ce problème, l’équipe du professeur Chi a combiné ces aimants ultra-minces avec un type de matériau spécial appelé isolant topologique, qui permet aux électrons de circuler librement à sa surface. Lorsque les deux matériaux ont été superposés, le magnétisme est devenu plus fort et plus stable, même à des températures plus élevées.
« C’est comme si l’on donnait un coup de pouce à l’aimant », explique le professeur Chi. « En l’associant au bon matériau, nous pouvons améliorer ses performances sans l’endommager. Cela pourrait changer la donne pour l’électronique du futur. »
L’aimant ultra-fin fonctionnait seul à environ 100 kelvins, mais lorsqu’il était combiné à l’isolant topologique, sa puissance augmentait encore de 20 %, lui permettant de fonctionner à des températures plus élevées (cf. azote liquide à 77 kelvins).
Une conception d’aimants 2D plus stables
Cette découverte offre aux scientifiques un nouveau moyen de concevoir des aimants nanométriques plus puissants et plus stables. Les prochaines étapes consistent à tester différentes combinaisons de matériaux afin de permettre à ces aimants de fonctionner à température ambiante, une étape cruciale pour leurs applications concrètes.
« Nous ouvrons de nouvelles perspectives pour les technologies futures », conclut le professeur Chi. « Cela pourrait déboucher sur des ordinateurs plus rapides, un stockage de données plus efficace et des avancées décisives dans le domaine de l’informatique quantique. »
L’étude « Enhanced ferromagnetism in monolayer Cr2Te3 via topological insulator couplingnorth_east » a été publiée dans Reports on Progress in Physics. DOI : 10.1088/1361-6633/add9c5
Cette étude a été menée par des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology, de l’Ohio State University, de l’Universidad Complutense de Madrid, de l’Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, de l’université Harvard, de l’université Rutgers, du Boston College, de l’Indian Institute of Science, de l’Oak Ridge National Laboratory et de la Northeastern University. Cette recherche a été soutenue en partie par l’U.S. Army Research Officenorth_eastexternal link (ARO), le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG)north_eastexternal link et le Programme des chaires de recherche du Canadanorth_eastexternal link.
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