26 octobre 2026
On raconte souvent l'histoire humaine par les matériaux que chaque époque a su maîtriser : la pierre, le bronze, le fer, l'acier. L'ère actuelle porte le nom d'un élément chimique. Le silicium se trouve dans chaque puce qui fait tourner un téléphone, un système bancaire ou un modèle d'intelligence artificielle. Pour la physicienne et chimiste britannique Nicola Spaldin, professeure de théorie des matériaux à l'École polytechnique fédérale de Zurich (ETH Zurich), cette ère arrive à sa limite. Et la raison n'est pas un manque d'ingéniosité. C'est la facture d'électricité.
Dans une entrevue accordée à El País à Madrid, le 14 octobre, Spaldin explique que la microélectronique au silicium consomme énormément d'énergie parce qu'elle dépend de courants électriques constants pour traiter et stocker l'information, et que ce sont précisément ces courants qui font chauffer les systèmes. Le problème était connu depuis une dizaine d'années, dit-elle, mais il a explosé au cours des deux dernières avec la multiplication des centres de données. La question qui anime son domaine est simple à formuler : comment concevoir un dispositif qui calcule et mémorise sans faire circuler du courant en permanence?1
La fin de l'ère du silicium est d'abord une affaire d'énergie
Les chiffres de l'Agence internationale de l'énergie (AIE) donnent l'échelle du diagnostic. Les centres de données ont consommé environ 415 térawattheures (TWh) en 2024, soit près de 1,5 % de l'électricité mondiale, et l'agence prévoit que ce total fera plus que doubler d'ici 2030 pour atteindre 945 TWh, l'équivalent de la consommation annuelle actuelle du Japon.2 Dans sa mise à jour la plus récente, l'AIE note que la demande de ces centres a bondi de 17 % en 2025, contre 3 % pour la demande électrique mondiale, et que la consommation propre à l'IA pourrait tripler d'ici la fin de la décennie.3
C'est dans ce contexte que la recherche fondamentale de Spaldin, lancée il y a plus de 25 ans sans aucune prétention à régler une crise énergétique, a pris une valeur stratégique. Elle l'a d'ailleurs reconnu auprès d'El País : elle ne cherchait pas à sauver la planète, mais à explorer des questions à la frontière du savoir, celles qu'elle juge les plus amusantes.1
Que sont les matériaux multiferroïques?
Pour comprendre le pari, la chercheuse propose une image. Un aimant de frigo est un matériau ferromagnétique : ses atomes s'alignent comme de minuscules boussoles, et sa chimie repose souvent sur le fer. Les ferroélectriques, moins connus, sont généralement des céramiques qui forment à l'interne des charges positives et négatives séparées, les dipôles électriques. Pendant des décennies, on a cru que ces deux propriétés cohabitaient rarement dans un même cristal.
Au début des années 2000, alors qu'elle publiait encore sous le nom de Hill, Spaldin s'est demandé pourquoi ces matériaux étaient si rares. Sa conclusion, résumée au quotidien espagnol : aucune barrière physique fondamentale ne les interdit. Les éléments chimiques qui favorisent chaque comportement se trouvent simplement dans des régions différentes du tableau périodique.1 Si la chimie est l'obstacle, la chimie peut aussi être la solution. Le Fonds national suisse de la recherche scientifique rappelle que l'étude des multiferroïques, amorcée au milieu du XXe siècle, avait stagné pendant une cinquantaine d'années faute de matériaux adéquats, jusqu'à ce que Spaldin la relance grâce à l'analyse théorique et aux simulations par ordinateur.4
De la théorie au prototype : la ferrite de bismuth
Le matériau le plus prometteur, selon la chercheuse, est la ferrite de bismuth (BiFeO₃), un oxyde de bismuth et de fer qui conserve son comportement multiferroïque à température ambiante. Le fer apporte le magnétisme; le bismuth et l'oxygène créent les dipôles électriques.1 La confirmation expérimentale est venue en 2003, en collaboration avec l'équipe de Ramamoorthy Ramesh à Berkeley, lorsque des couches minces du matériau ont été produites en laboratoire et se sont révélées multiferroïques. Depuis, c'est l'un des composés les plus étudiés du domaine.5
L'industrie a suivi. En 2018, des chercheurs d'Intel et de Berkeley ont publié dans Nature le concept d'un dispositif logique baptisé MESO (logique magnétoélectrique spin-orbite), qui utilise justement la ferrite de bismuth pour stocker l'information binaire dans l'orientation magnétique.6 Les auteurs estimaient un fonctionnement autour de 100 millivolts, environ cinq fois moins que la technologie CMOS actuelle, et une consommation d'énergie de 10 à 30 fois plus faible.7 Il s'agit de projections d'ingénierie, pas de performances d'un produit fabriqué à grande échelle.
Spaldin reste prudente quant au chemin vers le marché. Elle a dit à El País que des prototypes existent déjà, mais qu'il est impossible de prévoir quelle architecture remplacera réellement celle du silicium. Les multiferroïques sont en concurrence avec d'autres voies, comme l'informatique neuromorphique, qui cherche à imiter les synapses avec des matériaux capables de passer de conducteur à isolant sous l'effet d'une petite perturbation.1
Le Québec n'est pas spectateur de cette filière. À Varennes, le Ferroic-Lab du Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l'INRS, dirigé par le professeur Alain Pignolet, fait croître des couches minces épitaxiées de matériaux multiferroïques et magnétoélectriques destinés à la micro et à la nanoélectronique, y compris des hétérostructures à base de ferrite de bismuth.8
« Un matériau supraconducteur à température ambiante entraînerait un bouleversement géopolitique mondial. »
Nicola Spaldin, en entrevue à El País (traduction du Tissu)Le Saint Graal dont personne ne sait s'il existe
Interrogée sur la plus grande question à laquelle son domaine pourrait répondre, Spaldin a évoqué le supraconducteur à température ambiante : un matériau qui transporterait l'électricité sans aucune perte réglerait d'un coup les goulots d'étranglement de l'énergie et du calcul, même si, nuance-t-elle, il en créerait probablement d'autres. Personne ne sait s'il est possible, ajoute-t-elle.1
La prudence est fondée. En 2023, le composé sud-coréen LK-99 a fait le tour des réseaux sociaux comme supposé supraconducteur à température et pression ambiantes. Quelques mois plus tard, un comité de vérification de la Corée du Sud a conclu, à partir de reproductions nationales et étrangères, qu'aucune preuve de supraconductivité n'existait et que des impuretés expliquaient les signaux observés.9 La même année, Nature a retiré un article du physicien Ranga Dias qui revendiquait un autre supraconducteur du genre.10
Sur ce terrain, le Québec occupe une place de premier plan. À l'Institut quantique de l'Université de Sherbrooke, l'équipe du physicien Louis Taillefer, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en matériaux quantiques, travaille depuis des décennies sur les cuprates, ces oxydes de cuivre qui détiennent le record de supraconductivité à pression ambiante, autour de -150 °C.11 Comprendre pourquoi ces matériaux fonctionnent à des températures aussi « élevées » est précisément l'une des clés pour un jour en concevoir qui fonctionnent dans une pièce ordinaire.
La dimension géopolitique évoquée par Spaldin a aussi une lecture québécoise. Les supraconducteurs commerciaux d'aujourd'hui, dans les appareils d'IRM et les accélérateurs de particules, reposent sur des alliages de niobium.12 Or, la mine Niobec de Saint-Honoré, au Saguenay–Lac-Saint-Jean, est la seule exploitation souterraine de niobium au monde et fournit de 8 à 10 % de la production mondiale,13 loin derrière le Brésil, qui domine largement le marché. Le Québec est ainsi le seul producteur de niobium en Amérique du Nord, et le métal figure parmi les minéraux critiques et stratégiques ciblés par le gouvernement québécois. Une éventuelle percée dans les matériaux supraconducteurs, selon sa composition chimique, pourrait rebattre les cartes de chaînes d'approvisionnement dans lesquelles le Québec a une position singulière. C'est une hypothèse spéculative, mais elle montre comment une découverte de laboratoire peut redessiner une carte des ressources.
Le Nobel qui n'est pas venu, du moins pour l'instant
L'étiquette de « favorite au Nobel » qui accompagne Spaldin a une origine précise. En septembre, la firme d'analyse scientifique Clarivate l'a désignée parmi ses Citation Laureates 2026, une liste qui repère des chercheurs de calibre Nobel selon l'impact de leurs publications, pour les fondements théoriques qui ont rendu possibles les multiferroïques magnétoélectriques à température ambiante. Depuis 2002, 89 des 487 noms retenus par Clarivate ont ensuite reçu le prix.14
Le Nobel de physique 2026, annoncé le 6 octobre, a finalement été attribué au Belgo-Américain Francis Halzen, pour ses contributions à l'observatoire de neutrinos IceCube, en Antarctique.15 Spaldin, déjà lauréate du prix Marcel Benoist, surnommé le « Nobel suisse », et du Prix de Hambourg en physique théorique, en parle avec humour. À El País, elle a confié ne pas croire qu'elle le recevra et a rappelé en riant que, vu l'âge habituel des lauréats, cela pourrait prendre des décennies.1
Un autre volet de ses travaux est moins connu. Une transition de phase observée dans un multiferroïque reproduit le type de brisure de symétrie qui, selon une des hypothèses cosmologiques, aurait engendré des cordes cosmiques dans l'univers primitif. Le cristal devient alors un simulateur de laboratoire : le refroidir plus vite équivaut, dans le modèle, à accélérer l'expansion de l'univers.1
Pourquoi le Québec et le Canada sont directement concernés
Le débat sur l'après-silicium peut sembler lointain, mais la pression énergétique qui le motive est déjà arrivée sur le réseau d'Hydro-Québec. La société d'État évalue à environ 200 MW la demande de pointe actuelle des centres de données au Québec, un chiffre qui pourrait atteindre environ 1 000 MW d'ici 2035.16 En réponse à une demande d'accès à l'information, Hydro-Québec recensait 80 centres de données sur son territoire au 29 avril 2026, cryptomonnaies exclues, et rappelait que tout nouveau projet de plus de 5 MW doit passer par un processus de sélection du gouvernement du Québec.17
La fin des surplus d'électricité a changé la donne. Devant la Régie de l'énergie, Hydro-Québec demande l'approbation d'un nouveau tarif pour les centres de données de 5 MW et plus, d'environ 13 ¢/kWh en moyenne, soit près du double des 6,82 ¢ payés par les grands clients industriels.16 La Coalition des centres de données, qui regroupe notamment Equinix, QScale et Vantage, conteste cette hausse de 91 %.18 Le message de fond est clair : au Québec, chaque kilowattheure consommé par un serveur est désormais un kilowattheure qui n'ira pas à l'électrification des transports ou à l'industrie. Des puces moins énergivores ne sont donc pas qu'une affaire de laboratoire, mais une variable de planification du réseau.
À l'échelle fédérale, Ottawa pousse dans l'autre sens, celui de la capacité. La Stratégie canadienne sur la capacité de calcul souveraine pour l'IA a mené, du 15 janvier au 15 février 2026, un appel à propositions pour des centres de données d'IA souveraine de plus de 100 MW.19 Selon le Boston Consulting Group, le Canada dispose aujourd'hui d'environ 0,3 GW de capacité dédiée à l'IA, et 3,5 à 4 GW de projets sont déjà annoncés.20 La tension entre ces deux logiques, l'ambition fédérale de calcul et la rareté provinciale d'électricité, est exactement le terrain où des technologies comme les multiferroïques pourraient, à long terme, changer l'équation.
Trois raisons de tempérer l'enthousiasme
Une promesse ancienne. Les multiferroïques sont présentés comme les successeurs du silicium depuis près de vingt ans, et la technologie CMOS demeure dominante. L'industrie des semi-conducteurs a une inertie considérable : usines, chaînes de conception et normes ont été bâties autour du silicium, et tout remplaçant doit démontrer un avantage en coût, en fiabilité et en volume, pas seulement en efficacité théorique. Le MESO de 2018 demeure d'ailleurs un concept de recherche plutôt qu'un produit sur les tablettes.
La puce n'est pas la seule coupable. Le bilan énergétique des centres de données inclut aussi le refroidissement, les pertes de réseau et la simple croissance des usages. L'AIE rappelle que les centres de données devraient représenter moins de 10 % de la croissance de la demande électrique mondiale entre 2024 et 2030, derrière l'électrification des transports et l'industrie. Des puces plus efficaces pourraient même rendre le calcul moins cher et stimuler davantage la consommation. Au Québec, l'avantage d'une hydroélectricité propre atténue l'enjeu climatique, mais pas celui de la disponibilité des blocs d'énergie.
L'IA ne découvrira pas tout seule. Spaldin refroidit un engouement courant : elle a dit à El País qu'elle ne voit pas l'intelligence artificielle comme très utile pour découvrir par elle-même de nouveaux matériaux. Le vrai gain, selon elle, vient de l'apprentissage automatique pour modéliser les forces entre atomes avec une qualité quantique à faible coût, ce qui permet de simuler des systèmes plus grands sur de plus longues durées.1
La recherche fondamentale comme politique publique
Spaldin s'exprime aussi en gestionnaire. Elle est vice-présidente pour les sciences physiques et l'ingénierie du Conseil européen de la recherche (ERC), organisme indépendant de l'Union européenne qui finance la recherche exploratoire. En entrevue, elle a décrit l'Europe comme un lieu relativement stable, doté d'un financement de long terme pour une recherche guidée par la curiosité plutôt que par des motifs politiques, tout en avertissant que cette situation doit être protégée parce que sa survie n'est pas garantie.1
L'avertissement résonne au Canada. La trajectoire des multiferroïques illustre comment une question sans application immédiate, pourquoi certains matériaux n'existent presque pas, peut devenir stratégique 25 ans plus tard, quand le monde découvre que le calcul bute sur l'énergie. Les subventions à la découverte du CRSNG, les chaires de recherche du Canada et des pôles comme l'Institut quantique de Sherbrooke ou l'INRS opèrent précisément dans ce temps long, qui est souvent le premier sacrifié lors des compressions budgétaires. Si la prochaine ère technologique porte le nom d'un matériau, la question pour le Québec et le Canada est de savoir s'ils seront parmi ceux qui l'étudient, ou seulement parmi ceux qui l'achètent.
Questions fréquentes
Qui est Nicola Spaldin?
Nicola Spaldin est une physicienne et chimiste britannique née en 1969, professeure de théorie des matériaux à l'ETH Zurich et vice-présidente pour les sciences physiques et l'ingénierie du Conseil européen de la recherche. On lui attribue la relance de la recherche sur les matériaux multiferroïques au début des années 2000, et Clarivate l'a désignée parmi ses Citation Laureates en physique pour 2026.
Que sont les matériaux multiferroïques?
Ce sont des matériaux qui présentent simultanément au moins deux ordres ferroïques, comme le magnétisme et la polarisation électrique. Dans les multiferroïques magnétoélectriques, ces propriétés sont couplées : un champ électrique peut modifier l'état magnétique, ce qui ouvre la voie à des mémoires et à des circuits logiques beaucoup moins énergivores.
Pourquoi les multiferroïques pourraient-ils remplacer le silicium?
Les puces au silicium traitent et stockent l'information à l'aide de courants constants qui produisent de la chaleur et consomment de l'énergie. Des dispositifs à base de multiferroïques, comme la ferrite de bismuth, pourraient changer l'état d'un bit avec une simple tension. Le concept MESO d'Intel et de Berkeley estime une réduction de 10 à 30 fois de la consommation, mais aucune architecture commerciale n'est encore définie.
Nicola Spaldin a-t-elle remporté le Nobel de physique 2026?
Non. Le prix Nobel de physique 2026 a été décerné le 6 octobre à Francis Halzen pour ses travaux sur l'observatoire de neutrinos IceCube. Spaldin figurait parmi les candidates potentielles identifiées par Clarivate.
Existe-t-il un supraconducteur à température ambiante?
Aucun matériau n'a été démontré comme supraconducteur à température et pression ambiantes. Les revendications récentes, comme celle du LK-99 en 2023, n'ont pas résisté aux reproductions indépendantes. Les cuprates, étudiés notamment à l'Université de Sherbrooke, détiennent le record à pression ambiante, autour de -150 °C.
Quel est le lien avec le Québec et le Canada?
Hydro-Québec prévoit que la demande de pointe des centres de données passera d'environ 200 MW à environ 1 000 MW d'ici 2035 et propose un tarif spécifique près de deux fois plus élevé. Ottawa soutient de grands centres de données d'IA souveraine. Le Québec abrite la mine Niobec, seule mine souterraine de niobium au monde, ainsi que des équipes de pointe en matériaux ferroïques (INRS) et en supraconductivité (Université de Sherbrooke).
Éverton Loupes Poirier — Responsable de la curation éditoriale du Tissu