Alors qu’ils travaillaient sur des liquides dédiés à l’impression 3D, des physiciens du laboratoire Lawrence Berkeley, aux États-Unis, ont découvert que des gouttelettes composées de nanoparticules d’oxyde de fer étaient capables de maintenir un champ magnétique permanent. Une première pour un liquide.
Une découverte importante
Les aimants tels que nous les connaissons sont toujours solides et les matériaux se rapprochant le plus d’un liquide magnétique se résument aux ferrofluides, existant depuis les années 1960 et permettant par exemple d’améliorer le transfert thermique au sein des enceintes audio. Composés de particules d’oxyde de fer en suspension dans une solution liquide, ceux-ci ne le sont cependant que temporairement, lorsqu’ils sont exposés à un champ magnétique. Mais aujourd’hui, des chercheurs américains sont parvenus à créer les premiers aimants liquides permanents, ce qui pourrait ouvrir de nouvelles voies pour l’électronique, la robotique et la médecine.
L’équipe a commencé par imprimer en 3D des gouttelettes de ferrofluide d’un millimètre, contenant chacune des milliards de nanoparticules d’oxyde de fer d’une largeur d’environ 20 nanomètres, qui ont ensuite été mises en suspension dans une autre solution liquide. En y regardant de plus près, les chercheurs ont constaté que les nanoparticules qui les composaient avaient tendance à s’agglomérer à l’interface entre la gouttelette et la solution liquide, ce qui permettait aux gouttelettes de conserver leur forme. Ces dernières ont ensuite été passées dans une bobine magnétique afin de les aimanter. Mais contrairement aux ferrofluides habituels, elles ont conservé ces propriétés une fois le champ magnétique désactivé.
Le potentiel de ces aimants liquides est gigantesque
Étudier la magnétométrie des gouttelettes a permis à l’équipe d’en comprendre les raisons. Il se trouve que chaque nanoparticule d’oxyde de fer composant ces gouttelettes avait immédiatement réagi au champ magnétique, et parce qu’un grand nombre d’entre elles étaient concentrées ensemble à la surface, elles formaient littéralement une coque magnétique solide. Par ailleurs, un tel liquide conserve ses propriétés magnétiques quelle que soit sa forme : les gouttelettes peuvent être divisées en gouttelettes plus petites, et qu’elles soient transformées en sphères ou en cylindres, ces dernières restent aimantées dans leur globalité.
Comme l’a expliqué Tom Russell, l’un des chercheurs ayant participé à cette découverte : « Nous avons observé que les gouttelettes semblaient comme embarquées dans une chorégraphie de natation synchronisée. Elles étaient devenues magnétiques. Nous ne pouvions presque pas en croire nos yeux. Nous venions de fabriquer un nouveau matériau se comportant comme un aimant solide tout en ayant l’apparence et les propriétés d’un liquide. »
Selon les chercheurs, ces aimants liquides permanents pourraient notamment être utilisés pour fabriquer des cellules artificielles à même de délivrer des traitements médicamenteux ciblés, ou des nanorobots miniatures capables de changer de forme.
