Des chercheurs australiens et leurs collègues de Russie et de Chine ont montré qu'il est possible d'étudier directement les propriétés magnétiques des matériaux ultrafins, via une nouvelle technique de microscopie qui ouvre la porte à la découverte de matériaux magnétiques plus bidimensionnels (2-D), avec toutes sortes d'applications potentielles.

Publié dans la revue Matériaux avancés , les résultats sont significatifs car les techniques actuelles utilisées pour caractériser les aimants normaux (tridimensionnels) ne fonctionnent pas sur des matériaux 2D tels que le graphène en raison de leur taille extrêmement petite - quelques atomes d'épaisseur.

"Jusqu'à présent, il n'y avait aucun moyen de dire exactement à quel point un matériau 2D était fortement magnétique, " a déclaré le Dr Jean-Philippe Tetienne de l'École de physique et du Centre de calcul quantique et de technologie de communication de l'Université de Melbourne.

"C'est-à-dire, si vous deviez placer le matériau 2D sur la porte de votre réfrigérateur comme un aimant de réfrigérateur ordinaire, à quel point il est collé dessus. C'est la propriété la plus importante d'un aimant."

Pour régler le problème, l'équipe, dirigé par le professeur Lloyd Hollenberg, employait un microscope à grand champ à lacunes d'azote, un outil qu'ils ont récemment développé qui a la sensibilité et la résolution spatiale nécessaires pour mesurer la résistance du matériau 2D.

« En substance, la technique fonctionne en apportant de minuscules capteurs magnétiques (appelés centres de vacance d'azote, qui sont des défauts atomiques dans un morceau de diamant) extrêmement proche du matériau 2D afin de capter son champ magnétique, " expliqua le professeur Hollenberg.

Pour tester la technique, les scientifiques ont choisi d'étudier le triiodure de vanadium (VI3) car de gros morceaux 3-D de VI3 étaient déjà connus pour être fortement magnétiques.

À l'aide de leur microscope spécial, ils ont maintenant montré que les feuilles 2-D de VI3 sont également magnétiques mais environ deux fois plus faibles que dans la forme 3-D. En d'autres termes, il serait deux fois plus facile de les retirer de la porte du réfrigérateur.

"C'était un peu une surprise, et nous essayons actuellement de comprendre pourquoi l'aimantation est plus faible en 2-D, ce qui sera important pour les applications, " dit le docteur Tétienne.

Le professeur Artem Oganov de l'Institut des sciences et technologies de Skolkovo à Moscou (Skoltech) a déclaré que les résultats ont le potentiel de déclencher de nouvelles technologies.

« Il y a quelques années à peine, les scientifiques doutaient que les aimants bidimensionnels soient possibles. Avec la découverte du ferromagnétique bidimensionnel VI3, une nouvelle classe passionnante de matériaux a émergé. De nouvelles classes de matériaux signifient toujours l'apparition de nouvelles technologies, à la fois pour étudier ces matériaux et exploiter leurs propriétés."

L'équipe internationale prévoit désormais d'utiliser son microscope pour étudier d'autres matériaux magnétiques 2D ainsi que des structures plus complexes, y compris ceux qui devraient jouer un rôle clé dans l'électronique future à haut rendement énergétique.