L’étude dont il est question, dirigée par Hang Chi, titulaire de la Chaire de recherche du Canada sur les dispositifs et les circuits électroniques quantiques et professeur adjoint de physique à la Faculté des sciences de l’Université d’Ottawa, pave la voie vers une nouvelle méthode de renforcement magnétique dans des matériaux dont l’épaisseur ne dépasse pas quelques atomes. C’est un véritable tournant vers une application pratique de ces minuscules aimants.
Renforcer la puissance magnétique de 20 %
Les aimants classiques sont volumineux et difficiles à miniaturiser pour des applications électroniques ultramodernes. Les aimants ultrafins (2D), en revanche, ne font que quelques atomes d’épaisseur et pourraient faire émerger des appareils plus petits et plus puissants. Ceux-ci présentent toutefois un inconvénient majeur : ils ne fonctionnent généralement qu’à des températures extrêmement froides, ce qui complique une utilisation ordinaire.
Pour résoudre ce problème, l’équipe du professeur Chi a combiné ces aimants ultrafins avec un matériau spécial appelé « isolant topologique », qui permet aux électrons de se déplacer librement à leur surface. Superposer ainsi ces deux structures multiplie et stabilise la puissance magnétique, même à des températures plus élevées.
« Ça revient à faire passer l’aimant au niveau supérieur, explique le professeur Chi. En le combinant avec le bon matériau, nous pouvons renforcer ses capacités sans l’abîmer. C’est une nouvelle très prometteuse pour les technologies électroniques du futur. »
Individuellement, les aimants ultrafins fonctionnent à environ 100 kelvins; combinés à un isolant topologique, leur force augmente de 20 %, pour un fonctionnement à plus haute température (azote liquide à 77 kelvins).
« Cette approche pourrait nous donner accès à des ordinateurs plus rapides, à un stockage de données plus efficace et à des ordinateurs quantiques aux propriétés révolutionnaires »
Hang Chi
— Professeur adjoint de physique à la Faculté des sciences
Concevoir des aimants 2D plus stables
Cette découverte offre aux scientifiques une nouvelle avenue pour concevoir des aimants nanométriques plus puissants et plus stables. La prochaine étape consistera à tester différentes combinaisons de matériaux pour aller chercher un fonctionnement à température ambiante, un jalon critique pour une application concrète.
« Nous déverrouillons de nouvelles possibilités pour les technologies du futur, se réjouit le professeur Chi. Cette approche pourrait nous donner accès à des ordinateurs plus rapides, à un stockage de données plus efficace et à des ordinateurs quantiques aux propriétés révolutionnaires. »
L’étude « Enhanced ferromagnetism in monolayer Cr2Te3 via topological insulator coupling » a été publiée dans Reports on Progress in Physics.
Elle est le résultat de la collaboration entre des scientifiques du Massachusetts Institute of Technology (MIT), 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 l’Université Northeastern. Ce projet de recherche a été financé en partie par l’U.S. Army Research Office (ARO), le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) et le Programme des Chaires de recherche du Canada.