Le magnétisme sans métal : une étape importante pour la science des matériaux
"C'est fondamentalement nouveau
Le Dr Hongde Yu et le professeur Thomas Heine de l'université technologique de Dresde (TUD) ont réussi pour la première fois à prédire des matériaux magnétiques organiques sans métal à l'aide de simulations informatiques précises. Ces polymères magnétiques bidimensionnels (2D) pourraient jouer un rôle important dans le stockage des données, la technologie médicale ou l'informatique quantique à l'avenir. Leur découverte a été récemment publiée dans la revue "Science Advances".
© Thomas Heine
Le magnétisme fascine les gens depuis des siècles : qu'il s'agisse d'enfants jouant avec des aimants ou de scientifiques étudiant les forces fondamentales à l'origine de ce phénomène. Il est bien connu que le magnétisme dans la nature est généralement étroitement associé aux métaux - les aimants permanents classiques, par exemple, sont basés sur le fer ou d'autres métaux.
Hongde Yu et Thomas Heine, de la chaire de chimie théorique de l'université de technologie de Dresde, ont démontré pour la première fois par des calculs qu'il est également possible de générer du magnétisme dans des matériaux purement organiques. Les scientifiques ont utilisé des triangulènes, des molécules triangulaires qui possèdent des électrons non appariés et donc un moment magnétique, comme élément de base. Lorsque ces éléments moléculaires sont combinés pour former un solide en 2D, ces spins d'électrons non appariés s'arrangent pour créer un matériau ferromagnétique.
"C'est fondamentalement nouveau", explique Hongde Yu. "Normalement, les spins électroniques des matériaux organiques ont une orientation aléatoire et s'annulent donc dans le solide. Grâce à des liaisons chimiques appropriées, les spins s'organisent dans le cristal 2D, créant ainsi un matériau ferromagnétique".
"Le magnétisme est basé sur le couplage robuste des spins d'électrons entre les blocs de construction moléculaires voisins. Contrairement au magnétisme des métaux, où les spins électroniques sont localisés au niveau des atomes métalliques, nous observons une densité de spins délocalisés qui est répartie sur l'ensemble du composé moléculaire du triangulène. Selon la composition de la molécule, il peut se former des "ferromagnétiques de Stoner", où les spins des molécules voisines sont parallèles, ou des isolants de Mott antiferromagnétiques, où les spins des molécules voisines sont opposés", explique M. Heine. La découverte que les moments magnétiques peuvent être couplés de manière ordonnée dans des matériaux sans métal ouvre la voie au développement de matériaux magnétiques là où les métaux ne sont pas souhaitables, par exemple en raison de leur poids ou de leur toxicité. Les aimants sans métal pourraient s'avérer plus robustes et biocompatibles, ce qui serait particulièrement important dans la technologie médicale.
Grâce à ces travaux novateurs, l'équipe de recherche a découvert une nouvelle classe de matériaux magnétiques qui n'est pas seulement fascinante d'un point de vue théorique, mais qui a également le potentiel d'influencer de manière significative les développements technologiques futurs.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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