Une équipe internationale dirigée par l'Université de Genève (UNIGE) a mis au point un matériau quantique qui permet une flexion arbitraire du tissu spatial où vivent les électrons. Les technologies modernes de l'information et de la communication ont créé de nouveaux défis pour les chercheurs et les entreprises. La solution la plus potentielle à ces problèmes est la construction de nouveaux matériaux quantiques qui tirent leurs propriétés surprenantes des lois de la physique quantique.
Des chercheurs des universités de Salerne, Utrecht et Delft ont créé un matériau qui permet de contrôler la dynamique des électrons en infléchissant la structure de l'espace dans lequel ils évoluent. Le partenariat mondial est géré par l'Université de Genève (UNIGE). Les appareils électroniques du futur, notamment ceux du domaine de l'optoélectronique, peuvent bénéficier de cette évolution. La revue Nature Materials a publié les résultats.
Les technologies de télécommunications du futur nécessiteront de nouveaux appareils électroniques extrêmement puissants. Ils doivent être capables de traiter des signaux électromagnétiques à des vitesses inouïes, en picosecondes ou en milliardièmes de seconde ou moins.
Avec les matériaux semi-conducteurs d'aujourd'hui tels que le silicium, qui est souvent utilisé dans les composants électroniques de nos téléphones, ordinateurs et consoles de jeux, c'est inimaginable. Pour ce faire, les scientifiques et les entreprises se concentrent sur la création de nouveaux matériaux quantiques.
Ces matériaux quantiques peuvent être utilisés pour capturer, manipuler et transmettre des signaux porteurs d'informations (par exemple des photons dans le cas des télécommunications quantiques) dans de nouveaux dispositifs électroniques en raison de leurs propriétés particulières, en particulier les réactions collectives des électrons qui les composent. Ils peuvent également fonctionner dans des régions de fréquences électromagnétiques jusque-là inexplorées, ouvrant la voie à des réseaux de communication extrêmement rapides.
La capacité des électrons à évoluer dans un espace courbe est l'une des propriétés les plus intrigantes de la matière quantique. Du fait de cette déformation de l'espace dans lequel vivent les électrons, les champs de force produisent des comportements totalement absents des matériaux ordinaires. Selon Andrea Caviglia, professeur au Département de physique de la matière quantique de la Faculté des sciences de l'UNIGE et dernier auteur de l'étude, "Il s'agit d'une application extraordinaire du principe de superposition quantique".
Une équipe internationale de chercheurs des Universités de Genève, Salerne, Utrecht et Delft a créé un matériau dans lequel la courbure du tissu spatial est modifiable, après avoir procédé au premier examen théorique.
Nous avons créé une interface avec une très petite couche d'électrons libres. Cette couche est entourée par les oxydes isolants titanate de strontium et aluminate de lanthane », explique Carmine Ortix, professeur à l'université de Salerne et coordinatrice du projet. Grâce à cette combinaison, nous sommes en mesure de créer certaines configurations géométriques électroniques contrôlables à volonté.
Pour y parvenir, l'équipe de travail a utilisé une technologie de pointe pour la production de matériaux à l'échelle atomique. Chaque couche d'atomes a été empilée les unes après les autres à l'aide d'impulsions laser. Selon les chercheurs, "cette méthode nous a permis de créer des configurations atomiques spécifiques dans l'espace qui influencent le comportement du matériau".
Ce nouveau matériau ouvre de nouveaux horizons dans l'étude de la manipulation extrêmement rapide du signal électromagnétique, bien que la possibilité d'application technologique soit encore très éloignée. De plus, de nouveaux capteurs peuvent être créés à l'aide de ces découvertes. La prochaine étape pour l'équipe de travail sera de continuer à surveiller la façon dont ce matériau réagit aux champs électromagnétiques forts afin de déterminer plus précisément ses applications possibles.
Source : Scitechdaily – « Designing spin and orbital sources of Berry curvature at oxide interfaces » par Edouard Lesne, Yildiz G. Saglam, Raffaele Battilomo, Maria Teresa Mercaldo, Thierry C. van Thiel, Ulderico Filippozzi, Canio Noce, Mario Cuoco, Gary A Steele, Carmine Ortix et Andrea D. Caviglia, 16 mars 2023, Nature Materials.
📩 11/04/2023 17:52