Le graphène doit être une des clés ouvrant les portes d'une nouvelle électronique dans le nanomonde. Pour la première fois, on vient de le doter de propriétés ferromagnétiques en le fonctionnalisant, comme disent les chimistes. Nul doute que ce nouveau composé aura des applications dans le domaine de la spintronique.
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Cela fait quelques années que l'on a découvert que le carbone pouvait parfois avoir des propriétés physiquesphysiques relevant du ferromagnétisme. Une surprise, car d'un point de vue théorique, rien n'indiquait que cela était possible. Bien évidemment, la possibilité d'obtenir des matériaux magnétiques pour une nouvelle électronique avec du carbonecarbone ne pouvait pas laisser les physiciensphysiciens du solidesolide indifférents, et en particulier ceux travaillant sur le graphènegraphène.

On sait que ces feuillets de carbone isolés qui peuvent s'obtenir à partir du graphitegraphite sont doués de propriétés physiques parfois qualifiées de miraculeuses, comme de très hautes conductivitésconductivités électrique et thermique, ainsi que des propriétés de résistance mécanique qui font rêver. Se pouvait-il que le graphène puisse aussi servir à faire des mémoires magnétiques ? Plusieurs chercheurs l'espéraient, et s'étaient lancés dans des expériences pour le démonter dès 2008.

Ces deux rubans de graphène possèdent des bords avec des structures bien différentes, comme on le voit en haut et en bas de ces schémas. Celui de gauche exhibe une périodicité dite « armchair » et celui de droite zigzag. © <em>Regents of the University of Minnesota</em>

Ces deux rubans de graphène possèdent des bords avec des structures bien différentes, comme on le voit en haut et en bas de ces schémas. Celui de gauche exhibe une périodicité dite « armchair » et celui de droite zigzag. © Regents of the University of Minnesota

Aujourd'hui, ils ont enfin une réponse. Elle est positive, comme ils l'annoncent dans un article publié dans ACS Nano. CeriseCerise sur le gâteau, le composé à base de graphène obtenu est même ferromagnétique à température ambiante. Il s'agit en fait, selon les chercheurs, d'une véritable moléculemolécule organique magnétique en 2D dont l'aimantationaimantation persiste jusqu'à des températures légèrement supérieures à 400 K.

Graphène fonctionnalisé

Pour rendre un feuillet de graphène magnétique, les physiciens ont réalisé une fonctionnalisation (c'est-à-dire l'ajout d'une fonction chimique à une molécule) avec des groupes nitrophényles. Les chercheurs pensent que ces groupes séparent des paires d'électronsélectrons localisés sur des sites périodiquement espacés aux bords des feuillets de graphène. Ces bords possèdent des structures baptisées « zigzag » et « armchair » (fauteuil en anglais). Ces électrons sont alors libres d'interagir entre eux pour donner un ordre magnétique.

Toujours selon les chercheurs, ce graphène ferromagnétique devrait avoir des applicationsapplications dans une jeune discipline des nanosciences en plein développement : la spintroniquespintronique.