Associer des propriétés opposées pour améliorer les performances
Le domaine des nanomatériaux (à l'échelle des molécules ou des atomes) se développe très rapidement. La mise au point de nouveaux dispositifs dépend de celle de nouveaux matériaux capables d'être synthétisés et fabriqués à grande échelle pour en exploiter tout le potentiel commercial. Le projet SFINX («Superconductivity - ferromagnetism interplay in nanostructured hybrid systems») financé par l'UE a permis à des chercheurs européens d'étudier une nouvelle catégorie de nanomatériaux hybrides, associant des composants métalliques supraconducteurs (S) et ferromagnétiques (F). Les substances ferromagnétiques s'aimantent fortement en présence d'un champ magnétique. Les supraconducteurs présentent une résistance nulle à la circulation du courant électrique lorsqu'ils sont à très basse température. La résistance et la conductance sont des grandeurs inverses. Au passage, les matériaux deviennent diamagnétiques, c'est-à-dire qu'ils ne sont plus attirés par un champ à cause de l'absence d'électrons non appariés. Les structures hybrides S-F disposent donc de propriétés antithétiques. Ces caractéristiques ne se rencontrent que dans quelques rares matériaux naturels, aussi la synthèse de telles structures pourrait aboutir à des propriétés cinétiques et à des états quantiques de base actuellement indéfinis. Elle pourrait aussi avoir un impact important sur une nouvelle génération de systèmes de mémoires magnétiques. Les chercheurs ont mis au point des méthodes pour faire croître et contrôler les barrières entre un métal ferromagnétique et normal (F-N) et entre deux métaux ferromagnétiques (F-F). Ils ont créé des films minces de type S, intégrant des nanoamas magnétiques, et étudié la coexistence de composants S et F dans ces films. En outre, ils ont décrit théoriquement la dépendance du champ magnétique envers la résistivité de matériaux F et la magnétisation des amas magnétiques. Les chercheurs ont également bâti un cadre théorique pour décrire la dépendance au spin des propriétés des structures F-S-F et S-F-S. Le spin est associé au moment angulaire des particules élémentaires qui se déplacent dans les dispositifs. Les chercheurs ont également fabriqué quelques microcircuits hybrides pour étudier les effets de manière expérimentale. Le consortium de SFINX a notablement progressé dans la description théorique de nanostructures hybrides S-F présentant de nouvelles propriétés. Ces propriétés découlent de l'échelle nanométrique des matériaux ainsi que des propriétés quelque peu opposées de chaque composant suite aux effets électroniques et magnétiques. L'association des propriétés particulières des matériaux F et S pourrait améliorer les fonctionnalités des futurs systèmes de stockage magnétique.
