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Une poignée de pièces de cuivre éparpillées sur un treillis triangulaire se fige dans un ordre étrange lorsqu'on y fait passer un courant. C'est à peu près ce que font les minuscules aiguilles magnétiques — les spins des électrons — dans un cristal au nom rare : la Y-kapellasite. Ses atomes de cuivre sont disposés selon un motif kagomé (un panier tressé de triangles et d'hexagones), où chaque spin voudrait s'orienter à l'opposé de son voisin, mais la géométrie les empêche de s'accorder. C'est ce qu'on appelle la frustration — l'équivalent magnétique d'une dispute où personne ne peut céder.

Lorsqu'on place un tel cristal dans un champ magnétique intense, son aimantation n'augmente pas de manière continue, mais par paliers — comme l'eau qui gèle en couches. Le palier le plus intrigant est celui situé à 1/9 de la valeur maximale : la théorie le prédisait, mais on ne l'avait observé qu'extrêmement rarement. Les auteurs de l'étude ont fait croître des monocristaux de Y-kapellasite et les ont soumis à de brèves mais puissantes impulsions de champ. Ils ont également utilisé la RMN sur les noyaux de chlore — une méthode qui revient à écouter les conversations des spins à travers leur influence sur les atomes voisins. Il s'est avéré que sur le plateau 1/9, les spins s'alignent en un motif net, et leurs fluctuations disparaissent presque, comme si la danse se transformait soudain en photographie.

Ce « gel » des spins n'est pas qu'une simple curiosité. Il montre que dans le monde quantique, un collectif de particules peut trouver un rythme commun même là où les règles sont contradictoires. Comprendre ces rythmes est un pas vers le contrôle des états magnétiques à l'échelle microscopique, ce qui pourrait un jour servir pour des mémoires ultra-denses ou des calculs à base de spins.