Un système moléculaire à action combinée magnétisme/électricité à température ambiante
Publié par Redbran le 06/03/2020 à 14:00
Source: CNRS INC
Pour la première fois, une action combinée de propriétés électriques et magnétiques a été observée sur matériau moléculaire à température ambiante. La découverte, fruit d'une collaboration franco-portugaise entre des 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 Institute for...) Charles Gerhardt de Montpellier (Université de Montpellier/CNRS), de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) d'Aveiro/CICECO-Institut des Matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) d'Aveiro et de l'Université de Coimbra, est rapportée dans un article publié dans la revue Science.


Cette découverte renforce encore la promesse de fabriquer des dispositifs flexibles pour l'électronique moléculaire. © Ekaterina Mamontova

Avec cette avancée, de nouveaux développements sont attendus pour l'électronique moléculaire, le stockage de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.), les appareils électroniques basse consommation et la spintronique. La spintronique, est le domaine de l'ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la responsabilité de la construction et au contrôle des équipements d'une...) qui manipule le mouvement et les spins des électrons dans l'atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie...) et a permis, par exemple, d'augmenter considérablement la vitesse (On distingue :) de lecture et d'écriture des disques durs actuels, une technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) qui a remporté le prix Nobel de physique (Le prix Nobel de physique est une récompense gérée par la Fondation Nobel, selon les dernières volontés du testament du chimiste Alfred Nobel. Il récompense des figures scientifiques éminentes s'étant...) 2007.

En utilisant les concepts de la 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, des chercheurs de l'Institut Charles Gerhardt de Montpellier (ICGM) (Université de Montpellier/CNRS) en collaboration avec deux équipes Portugaises (Universités de Coimbra et d'Aveiro) ont développé un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en...) moléculaire émettant de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à...) et présentant une forte action combinée entre les propriétés magnétiques et électriques à température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud,...) ambiante qui résulte de l'association entre ferroélectricité (Les cristaux ferroélectriques ont un moment dipolaire électrique même en l’absence d’un champ électrique extérieur. On peut expliquer cela simplement en évoquant le décalage des barycentres des charges...) et la magnétostriction (déformation de la structure cristalline du matériau sous l'effet d'un champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique). L'article a été publié dans l'édition du 7 février 2020 de la revue Science.

Les matériaux magnétoélectriques combinent des propriétés magnétiques et des propriétés électriques. La possibilité d'induire des synergies entre ces propriétés, permettant par exemple de contrôler l'une à travers l'autre, confère à ces matériaux multifonctionnels des applications potentielles dans le stockage d'informations à haute 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...), dans les appareils électroniques basse consommation et en spintronique. Cependant, expliquent les chercheurs, "de telles applications nécessitent une forte interaction entre les deux propriétés, ce qui se produit rarement à température ambiante dans des matériaux à base d'oxydes inorganiques connus". En conséquence, affirment-ils également, "le développement de matériaux à fort couplage magnétoélectrique représente un énorme défi, au niveau fondamental et au niveau technologique".

Ce couplage, observé pour la première fois dans un matériau moléculaire (matériau dont la structure est constituée par l'association de molécules) à température ambiante, permet de modifier la polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments dipolaires dans les matériaux diélectriques ; En électronique, la polarisation est le fait d'appliquer une tension pour créer du courant dans le...) électrique par l'application 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...), ouvrant la possibilité d'utiliser les matériaux moléculaires en lieu et place des matériaux magnétoélectriques inorganiques traditionnels (oxydes ou fluorures). Par conséquent, une avancée importante dans l'électronique moléculaire est attendue, grâce au développement de nouveaux systèmes multifonctionnels, transparents, moins chers et durables que ceux utilisés dans des matériaux inorganiques traditionnels, notamment parce que l'étude du couplage magnétisme/électricité dans les matériaux moléculaires est un domaine inexploré.

Références:
J. Long, M. S. Ivanov, V. A. Khomchenko, E. Mamontova, J.-M. Thibaud, J. Rouquette, M. Beaudhuin, D. Granier, R. A. S. Ferreira, L. D. Carlos, B. Donnadieu, M. S. C. Henriques, J. A. Paixão, Y. Guari, J. Larionova, Room temperature magnetoelectric coupling in a molecular ferroelectric ytterbium(III) complex, Science 2020, 367, 671.
DOI:10.1126/science.aaz2795
https://science.sciencemag.org/content/367/6478/671

Contacts:
- Jérôme Long - Institut Charles Gerhardt Montpellier - jerome.long at umontpellier.fr
- Stéphanie Younès - Responsable Communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications,...) - inc.communication at 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).).fr
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