Vers un monde équitable et durable

Les biominéraux sont des structures produites par la plupart des animaux dans la nature, et à des fins très diverses. Ces structures se caractérisent principalement par leurs excellentes propriétés mécaniques : elles sont relativement difficiles à briser. Cela s'explique notamment par le fait qu'au sein de la structure inorganique du minéral, des molécules organiques (des protéines) sont intégrées et servent de "colle" qui empêche les fissures de se propager dans le minéral.

Inspirés par ce phénomène, les chercheurs du laboratoire du Professeur Pokroy ont fait croître des cristaux de carbonate de manganèse (MnCO3) en présence d'acides aminés (éléments constitutifs des protéines). Il s'avère que dans ce processus de synthèse, les molécules organiques, ou les acides aminés, réussissent également à s'incorporer dans la structure cristalline du minéral : ces molécules éloignent les ions manganèse et carbonate les uns des autres et créent des distorsions dans la structure du cristal hôte.

Les chercheurs ont ensuite mesuré les propriétés magnétiques des cristaux ainsi créés. Lors de cette mesure, effectuée à très basses températures (2 K, soit environ -270 degrés Celsius), il est apparu que le nouveau matériau - le carbonate de manganèse qui contient les acides aminés - est doté d'une susceptibilité magnétique plus élevée que le matériau original, ce qui fait qu'il est très facilement atteint par l'activation d'un champ magnétique externe. En effet, plus la quantité d'acides aminés dans le matériau augmente, plus la réaction du matériau au champ est forte. Il est également apparu que le seuil de température, c'est-à-dire la température maximale à laquelle le matériau se comporte magnétiquement (également appelée "température de Neel"), a chuté suite à l'introduction des acides aminés

Ces changements viennent de l'éloignement des atomes les uns des autres à l'intérieur du cristal. Ce processus entraîne ainsi l'affaiblissement des interactions magnétiques à l'intérieur du cristal, de sorte que l'effet du champ externe est plus fort.

Cet article présente pour la première fois la possibilité de contrôler les propriétés magnétiques des matériaux en incorporant des molécules organiques qui ne sont pas elles-mêmes magnétiques. Cette recherche ouvre donc la voie à l'utilisation de petites molécules non toxiques pour modifier les propriétés magnétiques d'une grande variété de matériaux utilisés dans de nombreux domaines, notamment la médecine et la microélectronique.