Magnétisme moléculaire : cinq ans pour « lever les verrous »

N’ imaginez pas Grégoire David en blouse blanche. Ce chargé de recherche CNRS à l’ISCR¹ a beau être chercheur en chimie, il ne réalise pas d’expériences en laboratoire. Son domaine, la chimie théorique, consiste à modéliser et simuler des phénomènes chimiques sur ordinateur. « Pour cela, on se base beaucoup sur la physique, notamment la mécanique quantique car on s’intéresse aux interactions entre les électrons », explique-t-il. Le monde de l’infiniment petit est en effet régi par des règles complètement différentes de celles qui s’appliquent à notre échelle. Et c’est cette fameuse branche de la physique qui permet de les décrire.

Course à l’Espace

Le chercheur a décroché une bourse de 1,5 million d’euros de l’Union européenne² pour le projet Brunch, qui démarre ce mois-ci. Le financement permettra de constituer une équipe de jeunes scientifiques qui, pendant cinq ans, planchera sur le magnétisme moléculaire. « Le projet s’articule autour de l’étude des propriétés magnétiques des molécules-aimants. Comme leur nom l’indique, elles ont des propriétés similaires aux aimants que l’on connaît tous, mais à l’échelle de la molécule », indique Grégoire David.
Si ces structures intéressent la communauté scientifique, c’est parce qu’elles pourraient constituer les briques élémentaires de l’ordinateur quantique. « Les enjeux de ces technologies sont majeurs à l’échelle internationale, notamment sur le décryptage des données³, c’est la nouvelle course à l’Espace », compare le chercheur.

Équations complexes

Pour utiliser ces molécules, qui n’existent pas à l’état naturel, il faut les synthétiser avec des propriétés définies et comprendre les interactions qui les régissent. « Or, modéliser les propriétés magnétiques d’une seule molécule peut prendre plusieurs semaines, tant les équations sont complexes. Et les plus prometteuses sont inaccessibles aux méthodes actuelles⁴. Il faut donc repousser ces limites calculatoires pour étudier les molécules de demain », expose le chercheur. Grâce à Brunch, il souhaite changer de paradigme : exploiter d’autres théories pour développer une méthode alternative et lever ces verrous. « On va explorer une piste qui pourrait vraiment ouvrir les possibilités d’étude et permettre d’aller plus loin », poursuit-il. Par exemple étudier les interactions entre les molécules-aimants et leur environnement, pour comprendre leur comportement au contact d’une surface ou de la lumière. 
« Avec ce projet, on nous dote d’une réelle force de frappe, de moyens d’aller au bout de nos questions. Il y a un intérêt fondamental à repousser les frontières de la connaissance, c’est ce qui fait avancer la science », assure Grégoire David. Et même si les applications de ces molécules sont encore lointaines et incertaines, qui sait où mènent les découvertes ?