Un aimant qui s'empile comme une pile de crêpes : c'est ainsi que l'on peut décrire le CrSBr. À basse température, chaque couche est aimantée, mais les couches voisines pointent dans des directions opposées, et leurs champs magnétiques s'annulent mutuellement. Cet ordre est appelé antiferromagnétique, et il est fragile : il suffit de chauffer légèrement le matériau pour que les couches perdent leur aimantation. Les scientifiques cherchaient un moyen de renforcer cette pile pour qu'elle conserve son aimantation à des températures plus élevées.
La solution est venue de la chimie : des molécules organiques chargées ont été insérées entre les couches, comme de fines intercalaires entre les crêpes. Ces molécules, le tétraméthylammonium et le tétrapropylammonium, écartent les couches et modifient leur interaction. Au lieu de pointer dans des directions opposées, les couches se sont alignées dans le même sens : on obtient un ferromagnétique. La température à laquelle le matériau perd ses propriétés magnétiques est passée de 140 à 190, voire 230 kelvins (soit -83 et -43 degrés Celsius). Pour comparaison, un aimant de réfrigérateur fonctionne à environ 300 kelvins, donc l'écart s'est réduit.
Le nouveau matériau est stable à l'air et présente une forte variation de résistance électrique sous champ magnétique : plus de 60 % à 50 kelvins. Cela signifie que l'on peut fabriquer des capteurs de champ magnétique ou des éléments de mémoire qui ne se dégradent pas au contact de l'air. Pour l'instant, ces dispositifs nécessitent un refroidissement important, mais ces travaux montrent la voie vers des températures plus pratiques.
230 kelvins, c'est -43 degrés Celsius, plus froid que l'hiver le plus glacial de l'Antarctique. Mais pour les matériaux magnétiques, c'est déjà un pas vers la chaleur : auparavant, ils ne fonctionnaient qu'à -133 degrés.
Dans la science-fiction, on voit souvent des matériaux qui changent de propriétés au moindre contact. Ici, les scientifiques ont littéralement inséré des molécules « interrupteurs » entre les couches d'un aimant, comme dans un jeu de construction où une pièce change toute l'image.