L'infime champ magnétique émis par une molécule peut maintenant être détecté ! Des équipes CNRS toulousaines et grenobloises, du Centre d'élaboration des matériaux et d'études structurales (Cemes), du Centre de recherche sur les très basses températures (CRTBT) et du Laboratoire Louis Néel (LLN), ont en effet mis au point le dispositif le plus sensible au magnétisme jamais réalisé, le « nano-Squid ». Cette innovation méritait bien la couverture du premier numéro de Nature Nanotechnology¹, car elle ouvre la voie aux recherches sur le nanomagnétisme, qu'il soit émis par des particules de fer du corps, des minéraux fossiles ou encore des éléments des disques durs d'ordinateur.

Jusqu'ici, les chercheurs mesuraient les propriétés magnétiques moyennes de tous ces nano-objets à l'échelle microscopique. Wolfgang Wernsdorfer, directeur de recherche au LLN, a eu l'idée de miniaturiser l'usuel « magnétomètre à Squid » (Superconducting Quantum Interference Device), un outil détectant les flux magnétiques qui le traversent. Pour cela, il a profité des propriétés des nanotubes de carbone. Et ce ne fut pas chose aisée : « Les difficultés sont multiples : qualité des contacts, précision du positionnement, nature du nanotube… », expliquent Marc Monthioux et Thierry Ondarçuhu, du Cemes. Au final, le dispositif est une boucle carrée en aluminium supraconductrice², dont un des côtés est un nanotube de carbone métallique. Reliant les deux extrémités en aluminium, c'est lui qui fournit les parties sensibles au magnétisme. « On appelle cela des “jonctions Josephson” », précise Jean-Pierre Cleuziou, doctorant au Cemes. Des électrodes sont ensuite rajoutées au niveau du nanotube pour optimiser le transport des électrons dans chacune des deux jonctions : c'est en effet l'intensité de ce courant qui va permettre de déduire la valeur du champ magnétique. Résultat : le nano-Squid, 1012 fois plus sensible qu'un Squid traditionnel, peut repérer l'aimantation de toute molécule posée sur une des jonctions.

Déjà, nos chercheurs sont sollicités par des chimistes en quête de mesures sur de toutes nouvelles molécules-aimants organiques. Et au-delà, ce dispositif ouvre la voie au contrôle d'un supercourant (un courant sans chute de tension) à travers une molécule unique, « un mécanisme clé du futur ordinateur quantique », selon Vincent Bouchiat, chercheur au CRTBT… Ce qui promet au nano-Squid un bel avenir.

Aude Olivier