Les super-pouvoirs des aimants

Sonar, série de podcasts d’explorations scientifiques et sonores, vous embarque pour une aventure en immersion... Plongez dans ces récits où les sons se propagent et les sujets scientifiques deviennent des paysages.

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À l’Antiquité, en Chine, on découvre une étrange roche noire ayant la capacité d’attirer le fer : la pierre d’aimant. À l’intérieur de cette roche, considérée comme magique : la magnétite. Il semblerait que Thalès (oui, comme le théorème cousin de Pythagore) fait la même observation en Grèce. Pline l’Ancien écrira : « Il y a auprès du fleuve Indus deux montagnes, dont l'une retient et l'autre repousse toute espèce de fer. Si l'on porte des clous aux souliers, dans l'une on ne peut pas retirer son pied, dans l'autre on ne peut pas le poser » !

Autre super-pouvoir : des navigateurs se rendent compte qu’en associant de la magnétite à une aiguille de fer, cette dernière bouge suivant son orientation : c’est l’invention de la boussole.

Face au succès de cette pierre, au 18e siècle, on commence à fabriquer les premiers aimants artificiels, sans magnétite. Et on essayera - aujourd’hui encore - d’augmenter leur puissance, leur force d’aimantation et leur champ magnétique (c’est-à-dire l'espace soumis à l'action de la force provenant de l’aimant).

En 1820, le physicien et chimiste danois Hans Christian Ørsted fait une observation remarquable : un fil parcouru d’électricité réussit à faire bouger l’aiguille d’une boussole située à proximité. Le constat est sans appel : le courant électrique engendre un champ magnétique. 

Quelques années plus tard, en 1831, c’est Michael Faraday qui fait une autre découverte. En approchant puis en écartant un aimant d’une bobine de fil électrique, le tout dans un mouvement continu, on peut générer du courant. On est encore loin des premières Tesla, mais c’est pourtant le principe du moteur électrique qui vient d’être découvert.

En 1864, le physicien et mathématicien James Maxwell démontre qu’électricité et magnétisme sont liés. Bouleversement dans l'histoire des sciences. C'est la naissance d’une discipline : l’électromagnétisme.

Depuis, on exploite les pouvoirs des aimants pour afficher un souvenir de voyage sur son frigo, et dans les téléphones, pacemakers, haut-parleurs, disque durs, IRM, voitures électriques, radios, éoliennes... 

Aujourd’hui, à l’ère du portatif et de la miniaturisation, on cherche à créer des aimants tout petits et très puissants. Selon certaines lois physiques, plus on réduit la taille d’un matériau, plus on exalte ses propriétés (plus il est performant) et ça peut même faire apparaître de nouvelles propriétés !

À Toulouse, la physicienne Lise-Marie Lacroix et ses collègues cherchent à concevoir des nano-aimants (du grec « nanos » : nain) capables de créer de l’électricité à partir du mouvement. Comme dans l’expérience de Michael Faraday, mais à une échelle bien plus petite. L’objectif est de réussir à concevoir ces petits objets, 100 000 fois plus petits qu’un cheveu !

Lise-Marie Lacroix est enseignante-chercheuse en physique à l’Institut national des sciences appliquées - INSA Toulouse, au sein du Laboratoire de physique et chimie des nano-objets - LPCNO (CNRS, INSA Toulouse, Université Toulouse III - Paul Sabatier).

Sonar est une série et production Exploreur - Université de Toulouse (Clara Mauler et Hélène Pierre), co-conçu et réalisé par Les Voix de Traverse (Aurélien Caillaux et Lucie Combes). Visuel : Delphie Guillaumé. Réalisé dans le cadre de La Nuit européenne des chercheur·es. Ces recherches et cet épisode ont été financé·es par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR). Cet épisode est réalisé et financé dans le cadre du projet Science Avec et Pour la Société "CONNECTS" porté par l'Université de Toulouse.