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Le graphène, bientôt au service de l’électronique de spin ?

Posté le par La rédaction dans Matériaux, Biotech & chimie

Des chercheurs espagnols sont parvenus à donner au graphène, le « matériau miracle », de nouvelles propriétés magnétiques, laissant ainsi entrevoir une possible utilisation dans le domaine de l’électronique de spin.

L’avènement de nos futurs ordinateurs quantiques est intimement lié aux recherches effectuées dans le domaine de l’électronique de spin (aussi baptisée Spintronique), une électronique « nouvelle » qui émerge rapidement sous l’impulsion de nombreuses découvertes réalisées ces dernières années.

Une équipe de chercheurs de l’Institut IMDEA pour les Nanosciences (l’un des huit IMDEA, les fameux instituts madrilènes pour l’enseignement supérieur), ainsi que des universités Autonome et Complutense de Madrid, serait parvenue à donner au graphène de nouvelles propriétés magnétiques.

Les travaux des chercheurs espagnols, publiés dans la revue scientifique Nature Physics, créent un pont prometteur entre le « matériau miracle » par excellence et l’électronique de spin, avec la mise au point d’une surface hybride composée de graphène et se comportant peu ou prou comme un aimant.

Spin de l’électron

Bien que les électrons aient une charge et un spin, le spin a longtemps été ignoré en faveur de la charge de l’électron, essence même de l’électronique classique qui déplace les électrons en n’ayant d’yeux et en agissant uniquement sur la charge de celui-ci.

L’électronique de spin se base elle-aussi sur la charge de l’électron, mais se démarque en ne laissant pas le spin sur le carreau.

Le spin de l’électron est une propriété quantique dont la manifestation macroscopique (l’aimantation d’un matériau magnétique) lui permet d’être utilisée pour stocker de l’information.

L’évolution de la Spintronique tend à lui associer aussi bien les semi-conducteurs que la ferromagnétique, pour être le fer de lance de l’optoélectronique et du traitement de l’information quantique.

Magnétiser le graphène

Afin de pouvoir lier spintronique et graphène, le challenge fut donc de parvenir à magnétiser ce matériau : la technique implique de recouvrir du ruthénium (élément chimique de numéro 44, métal de transition) avec une pellicule de graphène dans une enceinte où des conditions d’ultravide ont été créées.

Les molécules de tétracyanoquinodiméthane (TCNQ, agissant comme un semi-conducteur à basse température sur certains composés) s’évaporent sur la surface du graphène, s’organisent et finissent par se répartir de manière régulière sur la surface du matériau en interagissant avec le substrat de graphène-ruthénium, comme ont pu le constater à leur grande surprise les scientifiques, à l’aide d’un microscope à effet tunnel.

Le résultat ? Une nouvelle couche magnétique, à base de graphène.

Au centre de très nombreuses recherches et études scientifiques ces dernières années, le graphène est un cristal bidimensionnel de carbone, composé d’une simple couche sans défaut, dont les atomes sont arrangés sous la forme d’un treillage hyper-régulier, de type rayons de nid d’abeille.

L’empilement de ces couches constitue le graphite, matériau existant dans la nature.

Le graphène, qualifié ici et là de « matériau miracle », est l’un des matériaux les plus résistants testés jusqu’à présent, possédant de remarquables qualités de conductivité, rendant potentiellement son utilisation à l’échelle nano très intéressante.

Un hic de taille, toutefois : la production reste encore très problématique et onéreuse, malgré de nombreuses tentatives afin de surmonter ces difficultés.

Par Moonzur Rahman

Posté le par La rédaction


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