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Un aimant au nitrure de fer dépasserait la limite théorique...

ActualitéClassé sous :physique , matériaux magnétique , magnétisation

Lors d'un congrès de l'American Physical Society, un groupe de chercheurs de l'Université du Minnesota a présenté les étonnantes propriétés d'une forme particulière de nitrure de fer. Ce nouveau matériau magnétique dépasserait de 18% la limite théorique de l'aimantation pour un composé ferromagnétique.

Un schéma de la structure du nitrure de fer alpha''. Crédit Kikkawa Laboratory

Le phénomène de l'aimantation était déjà connu des Grecs mais il a fallu attendre André-Marie Ampère pour que l'on commence à comprendre son origine. Ce grand physicien, à qui on doit des travaux importants sur la génération des champs magnétiques à l'aide de courants électriques, avait fort justement conclu de ses recherches qu'il devait exister l'équivalent de petites boucles microscopiques de courant dans les matériaux magnétiques, générant chacune un petit champ magnétique. Lorsque ces boucles s'alignent, pensait-il, les champs magnétiques individuels s'ajoutent pour donner l'aimantation macroscopique observée.

Prémonitoire, cette théorie n'en était pas moins rudimentaire et nous savons aujourd'hui que le magnétisme de la matière repose sur les lois de la mécanique quantique et l'existence d'un moment cinétique, le spin, pour les électrons dans les solides magnétiques. Ce sont en particulier les travaux de Ising, Heisenberg et Onsager qui constituent le socle de la théorie moderne des matériaux magnétiques. C'est un domaine de recherche toujours très actif et bien des surprises nous y attendent encore, comme l'ont montré récemment les travaux reliant la théorie des aimants au groupe E8 de la théorie des supercordes.

Un jour dans nos disques durs ?

En utilisant les théories précédentes, les physiciens avaient prédit que le matériau présentant la plus forte aimantation est un composé contenant du fer et du cobalt. Toutefois, depuis 1972, les spécialistes du domaine savaient qu'un nitrure de fer particulier, appelé Fe16N2 alpha'', pouvait montrer des propriétés magnétiques exceptionnelles.

Ce nitrure de fer avait été découvert en 1951 par K.H. Jack et au début des années 1990 des résultats expérimentaux jamais reproduits jusqu'à maintenant semblaient confirmer que ce matériau possède bien une aimantation extrême. Malheureusement, la structure cristalline de ce nitrure de fer est métastable, ce qui rend les mesures difficiles.

Pourtant, il semblerait qu'un groupe de chercheurs mené par Jian-Ping Wang de l'Université du Minnesota soit parvenu à contourner l'obstacle Un première publication sur arXiv à la fin de l'année dernière faisait déjà état de travaux menés par Wang et ses collègues sur les propriétés magnétiques du Fe16N2 alpha''. Lors du congrès de mars 2010 de l'American Physical Society, les physiciens ont affirmé être allés plus loin.

Ils auraient montré grâce au phénomène de dichroïsme circulaire magnétique des rayons X que le Fe16N2 alpha'' pouvait constituer des aimants dont l'aimantation est de 18% supérieure à la limite théorique que l'on avait déjà observée dans des matériaux basés sur le fer et le cobalt.

Si cette découverte se confirme, elle pourrait avoir d'intéressantes applications pour le stockage magnétique des données.

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