ANR GHRAVITI : Croix de Hall en graphène, des capteurs polyvalents et performants pour la quantification de champs magnétiques inhomogènes à l’échelle nano

_{ANR GHRAVITI (2026-2030)}

Partenaires :

• LPCNO (porteur, Toulouse)
• CEMES (Toulouse)
• L2C (Montpellier)

Le projet GRHAVITI vise à établir les croix de Hall en graphène (GHC) comme une nouvelle classe de capteurs avancés de champs magnétiques, capables de quantifier les champs magnétiques inhomogènes inférieurs au microtesla à des échelles micro et nanométriques. Comparées aux technologies existantes telles que les capteurs à effet Hall à base de semi-conducteurs conventionnels, les dispositifs supraconducteurs à interférence quantique microscopiques, les capteurs basés sur les vacances d’azote dans le diamant, les dispositifs à magnétorésistance tunnel ou géante, ou les microscopes à force magnétique, les GHCs offrent une alternative prometteuse, non invasive, économique, facile à utiliser et très efficace sur le plan énergétique, avec de larges plages de fonctionnement en température et en champs magnétiques appliqués.

Le succès de GRHAVITI devrait considérablement améliorer les résolutions en champ magnétique atteignables et les temps d’acquisition à l’échelle nanométrique, impactant de nombreux domaines scientifiques et technologiques. Cela inclut les études sur les nanomatériaux ferro et ferrimagnétiques, comme les matériaux van der Waals ferromagnétiques récemment découverts, l’imagerie des domaines magnétiques ou des vortex supraconducteurs avec un microscope à sonde de Hall, la détection de la résonance ferromagnétique ou de la propagation des ondes de spin dans la gamme GHz dans les nanodispositifs spintroniques et magnoniques, ainsi que des applications en biodétection et en médecine telles que la magnéto-cardiographie ou la magnétoencéphalographie.

Quatre objectifs seront adressés par le projet GRHAVITI, avec pour ambition de faire progresser la technologie pour quantifier les champs magnétiques inhomogènes à l’échelle micro et nanométrique avec des GHC à un niveau TRL 3 :

• Développer des modèles numériques quantitatifs pour prédire les réponses des GHC à des champs magnétiques inhomogènes et déterminer les meilleures conditions expérimentales pour un rapport signal/bruit et une linéarité optimisés, facilitant ainsi des mesures quantitatives ;
• Réaliser une croissance déterministe de grands monocristaux de graphène par dépôt chimique en phase vapeur, facilitant la fabrication à l’échelle du wafer de GHC avec des performances élevées, stables et reproductibles ;
• Démontrer la capacité des GHC à effectuer une magnétométrie quantitative dans diverses conditions opérationnelles sur des nanoaimants modèles synthétisés par voie physique et des aimants de van der Waals ;
• Pour la première fois, utiliser les GHC pour détecter de faibles champs magnétiques micro-ondes générés lors de la résonance ferromagnétique de nanoaimants individuels et lors de la propagation d’ondes de spin dans des guides d’ondes.