Dans des domaines de pointe tels que la fabrication de semi-conducteurs et la métrologie quantique, extrêmement sensibles aux environnements électromagnétiques, la moindre perturbation électromagnétique au sein des équipements peut engendrer des écarts de précision, affectant la qualité du produit final et les résultats expérimentaux. Composant essentiel des équipements de précision, les caractéristiques de susceptibilité magnétique des plateformes de précision en granit sont devenues un facteur déterminant pour leur bon fonctionnement. Une étude approfondie de la susceptibilité magnétique de ces plateformes est essentielle pour comprendre leur valeur irremplaçable dans les secteurs de la fabrication de pointe et de la recherche scientifique. Le granit est principalement composé de minéraux tels que le quartz, le feldspath et le mica. La structure électronique de ces cristaux minéraux détermine les caractéristiques de susceptibilité magnétique du granit. À l'échelle microscopique, dans des minéraux comme le quartz (SiO₂) et le feldspath (par exemple, le feldspath potassique (KAlSi₃O₈)), les électrons sont majoritairement présents par paires au sein de liaisons covalentes ou ioniques. Selon le principe d'exclusion de Pauli en mécanique quantique, les spins des électrons appariés sont opposés et leurs moments magnétiques s'annulent, ce qui rend la réponse globale du minéral au champ magnétique externe extrêmement faible. Le granite est donc un matériau diamagnétique typique, présentant une susceptibilité magnétique extrêmement faible, généralement de l'ordre de -10⁻⁵, pratiquement négligeable. Comparé aux matériaux métalliques, cet avantage est considérable. La plupart des matériaux métalliques, comme l'acier, sont ferromagnétiques ou paramagnétiques et contiennent un grand nombre d'électrons non appariés. Sous l'action d'un champ magnétique externe, les moments magnétiques de spin de ces électrons s'orientent et s'alignent rapidement, ce qui confère aux matériaux métalliques une susceptibilité magnétique de l'ordre de 10² à 10⁶. En présence de signaux électromagnétiques externes, les matériaux métalliques interagissent fortement avec le champ magnétique, générant des courants de Foucault et des pertes par hystérésis, susceptibles de perturber le fonctionnement normal des composants électroniques. Les plateformes de précision en granit, grâce à leur susceptibilité magnétique extrêmement faible, interagissent très peu avec les champs magnétiques externes, évitant ainsi efficacement la génération d'interférences électromagnétiques et créant un environnement de fonctionnement stable pour les équipements de précision. En pratique, cette faible susceptibilité magnétique est essentielle. Dans les systèmes d'informatique quantique, les qubits supraconducteurs sont extrêmement sensibles au bruit électromagnétique. Une fluctuation du champ magnétique de seulement 1 nT (nanomètre) peut entraîner une perte de cohérence des qubits et, par conséquent, des erreurs de calcul. Après avoir remplacé sa plateforme expérimentale par du granit, une équipe de recherche a constaté une chute significative du bruit magnétique ambiant, passant de 5 nT à moins de 0,1 nT. Le temps de cohérence des qubits a triplé et le taux d'erreur de fonctionnement a été réduit de 80 %, améliorant considérablement la stabilité et la précision de l'informatique quantique. Dans le domaine de la lithographie des semi-conducteurs, les sources de lumière ultraviolette extrême et les capteurs de précision utilisés lors du processus de lithographie sont soumis à des exigences strictes en matière d'environnement électromagnétique. Après l'adoption de la plateforme de précision en granit, l'équipement a efficacement résisté aux interférences électromagnétiques externes et la précision de positionnement a été améliorée de ±10 nm à ±3 nm, garantissant ainsi la stabilité de la production pour les procédés avancés de 7 nm et moins. De plus, dans les microscopes électroniques de haute précision, les équipements d'imagerie par résonance magnétique nucléaire et autres instruments sensibles aux environnements électromagnétiques, les plateformes de précision en granit assurent également des performances optimales grâce à leur faible susceptibilité magnétique. Cette susceptibilité magnétique quasi nulle fait des plateformes de précision en granit un choix idéal pour les équipements de précision, afin de les protéger des interférences électromagnétiques. Avec les progrès technologiques vers une précision accrue et des systèmes plus complexes, les exigences en matière de compatibilité électromagnétique des équipements deviennent de plus en plus strictes. Grâce à cet avantage unique, les plateformes de précision en granit continueront de jouer un rôle important dans la fabrication de pointe et la recherche scientifique de dernière génération, aidant l'industrie à surmonter les obstacles techniques et à atteindre de nouveaux sommets.
Date de publication : 14 mai 2025