Un système moléculaire à action combinée magnétisme/électricité à température ambiante
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 Charles Gerhardt de Montpellier (Université de Montpellier/CNRS), de l'Université d'Aveiro/CICECO-Institut des Matériaux d'Aveiro et de l’Université de Coimbra, est rapportée dans un article publié dans la revue Science.
Avec cette avancée, de nouveaux développements sont attendus pour l'électronique moléculaire, le stockage de données, les appareils électroniques basse consommation et la spintronique. La spintronique, est le domaine de l'ingénierie qui manipule le mouvement et les spins des électrons dans l'atome et a permis, par exemple, d'augmenter considérablement la vitesse de lecture et d'écriture des disques durs actuels, une technologie qui a remporté le prix Nobel de physique 2007.
En utilisant les concepts de la chimie 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 moléculaire émettant de la lumière et présentant une forte action combinée entre les propriétés magnétiques et électriques à température ambiante qui résulte de l'association entre ferroélectricité et la magnétostriction (déformation de la structure cristalline du matériau sous l'effet d'un champ 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, 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 électrique par l'application d'un champ magnétique, 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