Le carbone est un matériau abondant sur terre, ce qui le rend particulièrement attractif pour de nombreuses applications. Malheureusement, son utilisation dans le domaine du magnétisme et de l’électronique de spin paraissait jusqu’à présent difficile car c’est un élément intrinsèquement non magnétique. Des physiciens du laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques et du de Physique et Chimie des Surfaces et des Interfaces viennent de montrer que la fameuse molécule de C60 (l’équivalent d’un ballon de football tout en carbone, un milliardième de fois plus petit), lorsqu’elle est en contact avec un métal magnétique, devient elle-même magnétique. Au-delà de la prouesse technologique, cette découverte montre que le carbone pourrait devenir un élément clé des futurs dispositifs basés sur le magnétisme.
L’expérience réalisée au laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques a été possible grâce au développement d’un microscope à effet tunnel polarisé en spin, c’est-à-dire qui permet de mesurer les propriétés magnétiques d’atomes ou de molécules individuelles. Les chercheurs ont déposé à basse température (-270 °C) des molécules de C60 sur une surface magnétique de chrome. En mesurant les propriétés électroniques de ces molécules sur des zones d’aimantation différentes sur la surface, ils ont démontré, en collaboration avec une équipe de théoriciens du CEA-Saclay, que les molécules devenaient elles-mêmes magnétiques. De plus, ils ont montré que ce magnétisme variait avec la tension électrique de mesure, ce qui est une propriété très intéressante pour d’éventuelles applications en électronique de spin.
Figure :
Image STM en vue tridimensionelle de molécules de C60 déposées sur une surface de chrome. Les couleurs indiquent des zones d’aimantation alternée. La pointe du microscope, la surface de chrome et les molécules de C60 sont également schématisés.
Contact :
Jérôme Lagoute.
jerome.lagoute@univ-paris-diderot.fr
Référence :
Large Magnetoresistance through a Single Molecule due to a Spin-Split Hybridized Orbital.
S.L. Kawahara, J. Lagoute, V. Repain, C. Chacon, Y. Girard, S. Rousset, A. Smogunov, and C. Barreteau, Nanoletters, 12, 4558 (2012)