Un cristal ne pousse pas comme un tout homogène, mais comme une ville faite de quartiers : les grains. Dans chaque quartier, les atomes sont arrangés à leur manière, et les frontières entre eux sont comme des rues. Dans cette nouvelle expérience, des physiciens ont sondé un tel cristal à l'aide d'un microscope sensible au champ magnétique et ont constaté que les zones magnétiques à l'intérieur épousent exactement les frontières des quartiers.
Le matériau est un film mince de tellurure de bismuth-antimoine dopé au vanadium. À basse température, il conduit l'électricité sans perte sur ses bords, tandis que son intérieur reste isolant. Cette propriété est appelée effet Hall quantique anormal. Ici, le magnétisme agit comme une colle qui maintient le courant de bord. Mais la question de savoir comment les grains sont aimantés est longtemps restée une énigme. Certaines expériences suggéraient que tout le cristal était un seul grand aimant, d'autres qu'il était constitué de nombreux petits aimants indépendants.
Les scientifiques ont fait varier le champ magnétique externe et ont observé comment les zones d'aimantation se réorganisent. Il s'avère qu'elles n'apparaissent pas à des endroits aléatoires, mais qu'elles s'étendent à partir de zones déjà existantes — comme une tache qui s'agrandit, plutôt que comme de nouvelles éclaboussures. C'est typique des ferromagnétiques, où les atomes voisins tendent à s'aligner dans la même direction. Mais la taille des zones correspond à celle des grains cristallins. Cela signifie qu'à l'intérieur d'un grain, des forces à courte portée agissent, tandis qu'entre les grains, une liaison à longue portée les unit en un aimant unique.
Auparavant, un matériau similaire dopé au chrome se comportait différemment : les zones magnétiques ne coïncidaient pas avec les frontières des grains. On sait désormais que différents dopants influencent différemment l'ordre magnétique. C'est important pour les futurs dispositifs électroniques, où l'effet Hall quantique pourrait être utilisé pour des mesures de précision ou le stockage d'informations.
Le champ magnétique créé par un tel cristal est si faible qu'une boussole ne le détecterait pas, mais un microscope supraconducteur le capte sans difficulté.
Dans le récit de Stanislas Lem « Voyage quatorzième », le héros se retrouve sur une planète où les cristaux poussent comme des êtres vivants, et leur structure interne détermine les propriétés de l'ensemble. Ici, la logique est similaire : les grains du cristal dictent le comportement magnétique de tout le matériau.