Aurore FincoChercheuse du CNRS au Laboratoire Charles Coulomb (L2C)

Aurore Finco, cartographier les champs magnétiques complexes

Experte en microscopie à capteur quantique, Aurore Finco cartographie à l’échelle nanométrique les champs magnétiques de matériaux complexes, bien loin du simple aimant uniforme. Chargée de recherche au CNRS au Laboratoire Charles Coulomb (L2C, CNRS / Université de Montpellier), à Montpellier, elle observe des structures invisibles à l’œil nu, où les champs s’enroulent en spirales par exemple, ou se nouent selon des organisations plus complexes encore. Pour les révéler, elle s’appuie sur un défaut atomique du diamant utilisé comme sonde, capable d’imager ces textures magnétiques sans perturber les matériaux.

Elle a ensuite adapté cette technique pour observer les fluctuations et les excitations magnétiques, et mieux comprendre comment elles émergent dans des systèmes complexes comme les aimants bidimensionnels ou les matériaux antiferromagnétiques. À la croisée du développement instrumental et de la physique fondamentale, ses recherches ouvrent notamment des perspectives en spintronique.

Faire apparaître des structures magnétiques invisibles, puis comprendre comment elles se forment : c’est le fil des recherches d’Aurore Finco. Après l’École normale supérieure à Paris, elle part en thèse à l’université de Hambourg, où elle découvre le magnétisme à travers l’étude des skyrmions, de minuscules structures tourbillonnantes. « C’était le tout début. J’en ai entendu parler et j’ai eu envie d’aller voir comment ça marche », se souvient-elle. Une curiosité initiale qui ne la quittera plus.

Après sa thèse, elle choisit de changer de technique tout en restant fidèle à cette approche par l’image. Au Laboratoire Charles Coulomb, à Montpellier, elle utilise une microscopie à capteur quantique fondée sur un défaut du diamant, le centre NV (pour azote-lacune). Placé à l’extrémité d’une pointe balayant l’échantillon, ce défaut atomique agit comme une sonde capable de mesurer localement le champ magnétique sans perturber le matériau. « Ce défaut dans le diamant émet des photons que l’on compte un par un, et leur nombre dépend du champ magnétique que l’on veut mesurer.» Elle peut ainsi cartographier quantitativement des parois de domaines magnétiques, des spirales de spin et relier leurs formes aux forces en jeu à ces échelles nanoscopiques. Elle s’intéresse aussi particulièrement aux bords des matériaux bidimensionnels : dans ces systèmes, le champ magnétique n’apparaît qu’à cet endroit et les images permettent de remonter à la valeur de l’aimantation.

Ses recherches ne se limitent pas aux états statiques. Aurore Finco explore aussi les fluctuations magnétiques, en particulier les ondes de spin, des excitations collectives susceptibles d’applications en spintronique.

Enfin, elle a récemment obtenu avec son équipe une première image du champ électrique d’une électrode. Se profile ainsi une cartographie conjointe des champs électriques et magnétiques à l’échelle nanométrique.