Des chercheurs découvrent le quatrième élément ferromagnétique à température ambiante : Ruthénium Science des matériaux, physique

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Un élément chimique du groupe du platine appelé ruthénium (Ru) est le quatrième élément unique à présenter des propriétés ferromagnétiques uniques à température ambiante.

Le ruthénium. Crédit photo : Metalle-W / CC BY-SA 3.0.

Ruthénium. Crédit photo : Metalle-W / CC BY-SA 3.0.

Le ferromagnétisme est le mécanisme de base par lequel certains matériaux forment des aimants permanents, ou sont attirés par des aimants.

L’utilisation du ferromagnétisme remonte à l’Antiquité, lorsque la pierre à chaux était utilisée pour la navigation.

Depuis lors, on a constaté que seuls trois éléments uniques sont ferromagnétiques à température ambiante : le fer (Fe), le cobalt (Co) et le nickel (Ni) ; le gadolinium (Gd), un élément des terres rares, est presque absent à seulement 8 degrés Celsius.

“Le magnétisme est toujours étonnant. Il se révèle à nouveau”, a déclaré le professeur Jian-Ping Wang, du département d’ingénierie électrique et informatique de l’université du Minnesota.

“Nous sommes excités et reconnaissants d’être le premier groupe à démontrer expérimentalement et à ajouter le quatrième élément ferromagnétique à température ambiante au tableau périodique.”

S’appuyant sur les prédictions théoriques établies, le professeur Wang et ses coauteurs ont utilisé l’ingénierie des couches d’ensemencement pour forcer la phase tétragonale du ruthénium, qui préfère avoir une configuration hexagonale.

Ils ont observé une magnétisation de 148 et 160 emu/cm3 à température ambiante et à 10 K (moins 263,15 degrés Celsius), respectivement. Une valeur moyenne pour l’aimantation de 141 emu/cm3 a été calculée.

“Il nous a fallu environ deux ans pour trouver une bonne façon de cultiver ce matériau et de le valider”, a déclaré le professeur Wang.

“Notre travail incitera la communauté des chercheurs en magnétisme à examiner les aspects fondamentaux du magnétisme pour de nombreux éléments bien connus.”

“La capacité de manipuler et de caractériser la matière à l’échelle atomique est la pierre angulaire de la technologie moderne de l’information”, a ajouté le professeur Paul Voyles, co-auteur, président du département de science et de génie des matériaux de l’université du Wisconsin-Madison.

“Notre collaboration montre que ces outils peuvent découvrir de nouvelles choses même dans les systèmes les plus simples, composés d’un seul élément.”

Un article rapportant cette découverte est publié dans la revue. Nature Communications.

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