Une équipe de chercheurs internationaux dirigée par l'Université d'Ottawa a fait une percée dans le développement d'aimants ultra-minces – une découverte qui pourrait conduire à des appareils électroniques plus rapides et plus économes en énergie, des ordinateurs quantiques et des systèmes de communication avancés.
L'étude, dirigée par Hang Chi, présidente de recherche du Canada en dispositifs et circuits électroniques quantiques, et professeur adjoint de physique à la faculté de science d'Uottawa, montre une nouvelle façon de renforcer le magnétisme dans les matériaux à quelques atomes d'épaisseur. Il s'agit d'une étape critique vers la réalisation de ces minuscules aimants pratiques pour les technologies du monde réel.
Le document est publié dans la revue Rapports sur les progrès en physique.
Augmenter la force magnétique de 20%
Les aimants traditionnels sont encombrants et ne peuvent pas être facilement miniaturisés pour l'électronique de pointe. Les aimants ultra-minces (2D), en revanche, ne sont que quelques atomes d'épaisseur et peuvent permettre des appareils plus petits et plus puissants. Cependant, ils ont un inconvénient majeur: ils ne fonctionnent généralement qu'à des températures extrêmement froides, 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 spécial de matériau appelé isolant topologique, qui permet aux électrons de s'écouler en douceur le long de sa surface. Lorsque les deux matériaux étaient en couches, le magnétisme est devenu plus fort et plus stable, même à des températures plus élevées.
« C'est comme donner 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 les futures électroniques. »
L'aimant ultra-mince a fonctionné seul à environ 100 Kelvin, mais lorsqu'il est combiné avec l'isolateur topologique, sa résistance s'est encore améliorée de 20%, fonctionnant à des températures plus élevées (cf. Azote liquide 77 Kelvin).
Ingénierie des aimants 2D plus stables
Cette découverte offre aux scientifiques une nouvelle façon d'ingénierie des aimants à l'échelle nanométrique plus forts et plus stables. Les étapes suivantes incluent le test de différentes combinaisons de matériaux pour pousser ces aimants vers l'opération à température ambiante – une étape essentielle pour les applications du monde réel.
« Nous déverrouillons de nouvelles possibilités pour les technologies futures », explique le professeur Chi. « Cela pourrait conduire à des ordinateurs plus rapides, à un stockage de données plus efficace et à des percées dans l'informatique quantique. »
