Un rêve de plusieurs générations de chercheurs a été réalisé par une découverte faite par des scientifiques du Centre régional des technologies et des matériaux avancés (RCPTM) de l'Université Palacky à Olomouc. En utilisant le graphène, une forme ultrafine de carbone, ces scientifiques ont préparé le premier aimant non métallique qui conserve ses propriétés magnétiques jusqu'à la température ambiante. Ce faisant, ils ont réfuté la vieille croyance selon laquelle tous les matériaux dotés d'un magnétisme à température ambiante sont à base de métaux ou de leurs composés. Le graphène magnétique chimiquement modifié a une vaste gamme d'applications potentielles, notamment dans les domaines de la biomédecine et de l'électronique. Les travaux des scientifiques tchèques ont récemment été publiés dans Communication Nature .

"Pour plusieurs années, nous avons soupçonné que le chemin vers le carbone magnétique pourrait impliquer le graphène - une seule couche bidimensionnelle d'atomes de carbone. Étonnamment, en le traitant avec d'autres éléments non métalliques tels que le fluor, hydrogène, et de l'oxygène, nous avons pu créer une nouvelle source de moments magnétiques qui communiquent entre eux même à température ambiante. Cette découverte est considérée comme un énorme progrès dans les capacités des aimants organiques, " dit Radek Zbořil, l'un des principaux auteurs du projet et directeur du RCPTM.

L'idée et l'étude sont nées uniquement du travail des scientifiques d'Olomouc, qui a également développé un modèle théorique pour expliquer l'origine du magnétisme dans ces matériaux carbonés. « Dans les systèmes métalliques, les phénomènes magnétiques résultent du comportement des électrons dans la structure atomique des métaux. Dans les aimants organiques que nous avons développés, les caractéristiques magnétiques émergent du comportement de radicaux chimiques non métalliques porteurs d'électrons libres, " dit Michal Otyepka, un co-créateur du modèle théorique dont les travaux sur le projet ont été menés dans le cadre d'une prestigieuse bourse du Conseil européen de la recherche (ERC). « Je suis heureux que les tout premiers travaux sur les sujets abordés par le projet ERC aient donné des résultats aussi importants, " il ajoute.

Le chemin entre cette découverte et les applications pratiques peut être relativement long. Cependant, l'éventail des utilisations potentielles est énorme. "Je pense que non seulement notre équipe à Olomouc mais aussi la communauté scientifique au sens large voudront exploiter l'immense surface du graphène et le potentiel de combiner sa conductivité unique et ses propriétés électroniques avec le magnétisme. De tels matériaux magnétiques à base de graphène ont des applications potentielles dans les domaines de la spintronique et de l'électronique, mais aussi en médecine pour l'administration ciblée de médicaments et pour séparer des molécules à l'aide de champs magnétiques externes, " dit Jiri Tucek, dont les travaux portent sur le magnétisme à l'état solide. Les scientifiques tchèques collaborent déjà avec des collègues japonais et belges pour étudier les applications des aimants organiques et développer des modèles théoriques précis décrivant les propriétés magnétiques uniques de ces nouveaux matériaux.

En plus des aimants à base de carbone, l'équipe de recherche d'Olomouc a récemment rapporté la découverte des plus petits aimants métalliques au monde, aussi dans Communication Nature . Selon le professeur Zbořil, ce ne sera certainement pas la dernière contribution de l'équipe aux recherches sur le magnétisme. "Nous avons franchi plusieurs étapes importantes vers le développement des premières molécules magnétiques dont le magnétisme peut être manipulé à température ambiante. Des expériences récentes dans nos laboratoires ont clairement confirmé la possibilité de créer de telles molécules, et nous collaborons actuellement avec le groupe du professeur Pavel Hobza pour développer des explications théoriques détaillées du comportement unique de ces aimants moléculaires. je vise à être, pour la troisième fois, plus rapide que les équipes de recherche concurrentes du monde entier, surtout compte tenu de l'impact potentiellement immense des matériaux magnétiques organiques dans des domaines tels que l'électronique moléculaire et la détection, " dit Zbořil.