Des chercheurs de l’University of Chicago Pritzker School of Molecular Engineering (UChicago PME) ont découvert un phénomène quantique révolutionnaire dans le matériau magnétique bidimensionnel Fe5GeTe2. Publiée le 7 août 2026 dans Science Advances, l’étude révèle que des millions d’électrons à l’intérieur de cet aimant de van der Waals ralentissent presque jusqu’à l’arrêt tout en se déplaçant en phase quantique, remettant en cause les modèles théoriques actuels et ouvrant la voie à des applications de mémoire informatique révolutionnaires.
Un phénomène quantique à N corps surprenant
Sous la direction du professeur adjoint Shuolong Yang, aux côtés des post-doctorants Gabriele Berruto et Qiang Gao, l’équipe de recherche a examiné le matériau à l’aide de la spectroscopie photoélectronique résolue en angle (ARPES). En focalisant un laser ultraviolet sur un point de seulement 10 micromètres, les scientifiques ont découvert une bande électronique particulièrement plate. Contrairement aux bandes normales qui s’apparentent à des pentes raides, cette bande plate contraint les électrons à se déplacer collectivement à des vitesses drastiquement réduites.
Remise en cause des théories magnétiques établies
Cette découverte oblige les physiciens à repenser les interactions magnétiques fondamentales au sein de Fe5GeTe2. Appartenant à la famille des aimants de van der Waals — constitués de feuillets atomiques fortement liés —, ce matériau peut être réduit à des couches minces tout en conservant un magnétisme robuste. Des études antérieures ont montré un ferromagnétisme persistant jusqu’à 293 kelvins dans des films de 12 nanomètres. La nouvelle réponse cohérente observée a persisté jusqu’à environ 100 kelvins.
Vers des dispositifs de mémoire contrôlés par la lumière
Ces implications dépassent la physique fondamentale et ouvrent de nouvelles voies pour l’électronique avancée et la spintronique. En utilisant un laser microfocalisé pour commuter le matériau entre différentes phases électroniques et magnétiques, les chercheurs ont démontré la possibilité de contrôler l’information par la lumière. Bien que l’adaptation à température ambiante reste un défi majeur, l’équipe prévoit d’exfolier Fe5GeTe2 jusqu’à une seule couche atomique. Cette étude est également dédiée au physicien de l’UChicago Peter Littlewood, décédé le 15 juin.
