Refroidir grâce à une technologie très cool

Les systèmes de microréfrigération sur puce utiliseront des molécules magnétiques pour atteindre des températures inférieures à celles de la liquéfaction de l'hélium, soit environ 4 degrés Kelvin ou -269 degrés Celsius. Le refroidissement de ces matériaux se fait par effet magnétocalorique, engendré par un petit changement d'un champ magnétique, de l'ordre de quelques teslas.

La majorité des études sur les systèmes de refroidissement à base de molécules magnétiques a porté sur des matériaux en masse. Le passage à des molécules déposées sur un substrat est difficile à cause des basses températures requises et du faible signal magnétique de si petites quantités de matériaux. Les chercheurs du projet MAPROMODE ont notablement fait progresser ce domaine, pour des matériaux en masse ou déposés sur un substrat.

Les deux années de recherches du projet ont porté sur la caractérisation physique à très basses températures de certains réfrigérants moléculaires en masse, et conduit à 10 publications dans des revues très renommées à comité de lecture.

Les chercheurs ont aussi réussi à déposer un réfrigérant moléculaire sur un substrat de silicium. Ils ont ensuite utilisé la microscopie à force magnétique (MFM) pour caractériser les molécules greffées. La MFM est similaire à la microscopie par force atomique (AFM), sauf qu'elle détecte les propriétés magnétiques de surface via la force magnétique générée entre la pointe et la surface.

En utilisant la MFM à des températures approchant celle de la liquéfaction de l'hélium, les scientifiques ont montré que les molécules conservent leurs propriétés magnétiques après le dépôt, et donc leur capacité de refroidissement. Ces travaux de base ont été publiés dans un article qui a fait la couverture de la revue, et a été repris par un communiqué de presse d'une université ainsi que par les médias régionaux et nationaux. Ils représentent la première étape vers le refroidissement des micropuces sur silicium fonctionnant à très basse température, par exemple pour les capteurs de rayons X ou d'infrarouges.

L'équipe continue à chercher comment réduire la taille du système de réfrigération, pour satisfaire les marchés de niche de haute technologie. Le microréfrigérateur révolutionnaire du projet MAPROMODE devrait avoir un grand succès.