Création d’un aimant monoatomique

Les chercheurs ont réussi à créer en laboratoire des aimants extrêmement petits, puissants et stables. Ceux-ci sont composés d’un seul atome, celui de cobalt, placé sur une surface enduite d’oxyde de magnésium. Pietro Gambardella, professeur de magnétisme et de physique des interfaces à l’ETH Zurich a expliqué lors de l’annonce de la découverte que les chercheurs avaient voulu mettre en évidence les limites de la miniaturisation d’aimants. Ils ont fabriqué des aimants monoatomiques en métallisant une quantité minime de cobalt sur une surface d’oxyde de magnésium de sorte que les atomes de cobalt se collent à la surface. Afin de pouvoir décrire les propriétés physiques des aimants, ceux-ci ont été étudiés à l’aide d’un microscope à effet tunnel ainsi que du synchrotron de l’Institut Paul-Scherrer de Villigen. Ces mesures ont révélé que le système contenant les atomes de cobalt isolés présents sur l’oxyde de magnésium est, pour chaque atome, trois fois plus puissant magnétiquement parlant qu'un système à base de cobalt pur.

La solution pour de nouvelles applications?

Les chercheurs ont constaté que les aimants monoatomiques présentaient une stabilité très importante face aux influences extérieures, condition fondamentale des applications technologiques: en effet, pour chaque atome, une énergie mille fois supérieure au métal de cobalt pur est nécessaire pour inverser leur polarité; les scientifiques parlent d’anisotropie magnétique. Pour finir, les chercheurs ont également réussi à décrire en détail les lois de la physique quantique qui interviennent pour ces mini-aimants. Souvent, en physique quantique, les effets ont une durée de vie brève. D’après l’ETH-News, la magnétisation du système monoatomique est maintenue durant 200 microsecondes à basses températures, ce qui est comparativement long et constitue un record pour les métaux de transition. «La miniaturisation est limitée sur le plan de la physique en raison de la structure de la matière. Nous avons démontré grâce à notre travail qu’il était possible de générer des composants magnétiques stables à partir d’atomes uniques, soit de la plus petite structure qui soit», a déclaré M. Gambardella.

L’équipe de recherche rassemblait des scientifiques de l’ETH Zurich, de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne EPFL, de l’Université de Bâle, du centre de recherche d’Almaden d’IBM (Californie, San Jose) et de l’Université de Georgetown de Washington DC.