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Posté par Redbran le Jeudi 09/02/2017 à 12:00
Du nouveau en spintronique
Molécules magnétiques déposées sur surface: du nouveau en spintronique

Miniaturiser les supports des dispositifs de stockage d'information binaire est aujourd'hui un enjeu fort en spintronique. Des molécules magnétiques susceptibles de remplir cette mission sont déjà connues. Mais pour les insérer dans nos appareils numériques, encore faut-il les déposer sur une surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique,...) pour les séparer les unes des autres et les manipuler sans qu'elles perdent leur propriété de bistabilité (état 0 ou 1). Un véritable challenge que les chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter...) de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou proches.) moléculaire et des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) d'Orsay (CNRS/Université Paris-Sud) ont relevé. Ces travaux sont parus dans la revue Nature Comm.

Capables de s'aimanter sous l'effet d'un champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité et d'une...) et de garder l'aimantation même après disparition du champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:), les matériaux ferromagnétiques sont à la base des dispositifs de stockage d'information, tels que ceux présents dans les ordinateurs. Comme pour tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) système utilisé pour garder en mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.) des informations, plus sa taille est réduite, plus sa densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à 4 °C pour...) de stockage est grande. D'où le défi actuel, pour les spécialistes de l'électronique de spin (Le spin est une propriété quantique intrinsèque associée à chaque particule, qui est caractéristique de la nature de la particule,...), de développer des systèmes magnétiques de taille moléculaire (de l'ordre du nanomètre).

De telles molécules magnétiques ont déjà été élaborées, mais pour les insérer dans des dispositifs, il est nécessaire de les déposer sur une surface pour les séparer les unes des autre et ainsi stocker une information dans chacune d'elles. Etape jusqu'à maintenant difficile à franchir sans que les molécules ne perdent leur propriété magnétique, et donc tout intérêt !


Schéma du complexe moléculaire magnétique greffé sur une surface ferrimagnétique d'oxyde de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie quotidienne,...).
© Victoria Campbell (CNRS) / Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay

Dans le cadre d'une collaboration multi-organisme et pluridisciplinaire (1) soutenue par le laboratoire d'excellence NanoSaclay, des chercheurs de l'Institut de chimie moléculaire et des matériaux d'Orsay sont parvenus à greffer des molécules magnétiques – des phosphonates à base de cobalt ou de nickel (Le nickel est un élément chimique, de symbole Ni et de numéro atomique 28.) - sur une surface magnétique, par l'intermédiaire d'une liaison chimique permettant une communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter-...) électronique entre la molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de matière possédant les...) et la surface. Par des études de dichroïsme magnétique des rayons X, menées sur la ligne DEIMOS (2) du synchrotron (Le terme synchrotron désigne un type de grand instrument destiné à l'accélération à haute énergie de particules élémentaires.) SOLEIL (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la...), les chercheurs ont mis en évidence cette communication électronique et ainsi le couplage magnétique entre la molécule et la surface. Une condition nécessaire pour que la molécule conserve sa bistabilité magnétique, à savoir la capacité à exister dans deux états différents face à la même perturbation extérieure, propriété fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) pour tout dispositif capable de garder en mémoire des informations et donc de les stocker.

Grâce à la maîtrise (La maîtrise est un grade ou un diplôme universitaire correspondant au grade ou titre de « maître ». Il existe dans plusieurs pays et correspond à différents niveaux selon ceux-ci.) parfaite de l'interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. L’interface désigne ainsi ce que chaque élément a besoin de connaître de...) entre la molécule et la surface, ces travaux présentent un intérêt fondamental pour expliquer les phénomènes de couplage magnétique observés. Mais ils offrent aussi des perspectives pour la conception de nouveaux dispositifs de spintronique à l'échelle moléculaire, et notamment de systèmes dotés de capacité de stockage 100 fois supérieure aux capacités actuelles.


Cycle d'hystérèse magnétique (en fonction du champ magnétique) de la surface magnétique (en rouge) et des molécules individuelles greffées (en bleu), à température égale à 2 kelvin (Le kelvin (symbole K, du nom de Lord Kelvin) est l'unité SI de température thermodynamique. Par convention, les noms d'unité sont des noms communs et s'écrivent en minuscule (« kelvin » et non « Kelvin »).).
© Talal Mallah (Université Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les...) Sud) / Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay

Note:
(1) CEA, CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), Synchrotron SOLEIL, Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) Pierre et Marie Curie (Maria Sk?odowska-Curie (née à Varsovie le 7 novembre 1867 et décédée à Sancellemoz le 4 juillet 1934), connue en France sous le nom de Marie Curie, est une physicienne polonaise naturalisée française[1].), Chimie ParisTech (Université de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) Paris Sciences et Lettres), Unité mixte CNRS/Thales, Université de Toulouse (Cette page est consacrée au PRES Université de Toulouse. Pour les pages sur les universités voir Université Toulouse I, Université Toulouse II-Le Mirail, Université Toulouse III; pour...) 3, Université Paris Saclay et Université Paris Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.).
(2) Dichroism Experimental Installation for Magneto-Optical Spectroscopy.


Référence publication:
Victoria Campbell, Monica Tonelli, IreneCimatti, Jean-Baptiste Moussy, Ludovic Tortech, Yannick J. Dappe, Eric Rivière (En hydrographie, une rivière est un cours d'eau qui s'écoule sous l'effet de la gravité et qui se jette dans une autre rivière ou dans un fleuve, contrairement au fleuve qui se jette, lui, selon cette terminologie,...), Régis Guillot, Sophie Delprat, Richard Mattana, Pierre Seneor, Philippe Ohresser, Fadi Choueikani, Edwige Otero, Florian Koprowiak, VijayGopalChilkuri, Nicolas Suaud, Nathalie Guihéry, Anouk Galtayries, Frédéric Miserque, Marie-Anne Arrio, Philippe Sainctavit & Talal Mallah
Engineering the magnetic coupling and anisotropy at the molecule–magnetic surface interface in molecular spintronic devices
Nat. Comm. 8 décembre 2016
DOI: 10.1038/ncomms13646

Contact chercheur:
Talal Mallah, Institut de chimie moléculaire et des matériaux d'Orsay

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Source: CNRS-INC
 
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