À l'avenir, la technologie quantique deviendra la norme pour les ordinateurs extrêmement rapides. Ces types de machines seront importants dans tout, de la technologie spatiale à l'exploration minérale et au développement de nouveaux médicaments.
« La technologie quantique est souvent associée à des matériaux synthétiques qui ont été développés dans des environnements avancés et complètement propres », explique le professeur Jon Otto Fossum du département de physique de NTNU.
Mais Fossum et ses collègues ont de bonnes nouvelles.
« Nous avons trouvé un matériau d'argile naturel avec des propriétés recherchées pour une utilisation dans la technologie quantique », explique Fossum.
Le matériel est donc à la fois bon marché et facilement disponible, directement à partir de la nature.
« Ce que nous avons trouvé est essentiellement un composant actif quantique formé par la nature. Il est stable, non toxique, abondant et apparaît dans une structure déjà utilisable, en particulier excitante dans le contexte des matériaux durables », explique Barbara Pacáková, chercheuse du Département de physique de NTNU à NTNU.
Elle est la première auteur d'un article publié dans Matériaux et applications NPJ 2D.
Trois choses à la fois
Alors pourquoi est-ce si prometteur? Eh bien, le matériau d'argile est pratiquement bidimensionnel et, dans ce cas, est un semi-conducteur et est antiferromagnétique. Et qu'est-ce que cela signifie?
- Les tissus bidimensionnels sont fondamentalement importants lorsque tout est à une échelle extrêmement petite. La technologie quantique est la technologie au niveau atomique et en dessous.
- Les semi-conducteurs sont des substances qui sont bonnes à effectuer de l'électricité dans certaines conditions, mais qui ne sont pas douées pour effectuer de l'électricité dans d'autres. Ils sont largement utilisés en électronique et en photonique.
- Les substances antiferromagnétiques ne sont pas magnétiques au sens traditionnel, mais elles sont néanmoins magnétiques. Ils sont magnétiques dans deux directions en même temps, et donc ils s'annulent. Si vous pouvez influencer ce magnétisme, il est utile et au cœur de la technologie quantique.
- Cela équivaut à trois bonnes choses à la fois, et le matériel est également respectueux de l'environnement.
Un bond quantique en argile
Les chercheurs l'ont appelé « un saut quantique dans l'argile ». Un saut quantique est techniquement un très petit saut, même s'il est utilisé dans le discours quotidien pour signifier de grands progrès. Dans ce contexte, c'est les deux.
Mais même si le matériau est trouvé dans la nature, il devra toujours être rendu utile dans des environnements de haute technologie. Il ne s'agit pas seulement de pelleter l'argile directement hors du sol, puis de l'utiliser dans des ordinateurs quantiques ou en photonique.
« Des méthodes avancées sont encore nécessaires pour extraire le matériel, l'examiner et découvrir comment il peut être utilisé dans la technologie », explique Pacáková.
Pour étudier ces minces couches d'argile, les chercheurs doivent utiliser des équipements spécialisés dans des laboratoires précis et fiables. Si le matériau va être utilisé dans de nouveaux produits un jour, il peut toujours être nécessaire d'avoir un environnement très propre et contrôlé, comme dans une salle blanche de laboratoire.
Pas parfait à température ambiante
« Le matériau n'est pas non plus antiferromagnétique à température ambiante. Mais ses caractéristiques suggèrent que le matériau peut avoir un impact sur la technologie du futur, comme dans la spintronique, la photonique, les capteurs magnétiques et les ordinateurs qui imitent le cerveau humain », explique Fossum.
Fossum dirige le laboratoire de matière doux et complexe à NTNU, où une grande partie des travaux sur le nouveau matériau a été effectuée.
« Notre laboratoire a une approche spéciale. Nous ne recherchons pas seulement des matériaux impeccables créés dans les laboratoires, mais recherchez des matériaux naturels qui peuvent également être utilisés. Cela nous a permis d'identifier ce matériau », explique Fossum.
Coopération internationale
Les résultats sont le résultat d'un partenariat international dirigé par l'Université norvégienne des sciences et de la technologie (NTNU), en étroite collaboration avec des physiciens à l'Université de São Paulo (USP) au Brésil, à l'université des radiations synchrotron (ESRF) à Grenoble, France et Univerzita Karlova dans Prague, Cchéch Republic.
L'équipe NTNU se compose de six chercheurs. Quatre sont des femmes en début de carrière. Fossum et Pacáková affirment que ces résultats montrent l'importance de soutenir les chercheurs prometteurs grâce à des programmes de mentorat tels que les offres NTNU.
« Non seulement ces résultats scientifiques passionnants ne montrent pas ce que les chercheurs talentueux peuvent réaliser très tôt lorsqu'ils n'en ont que l'occasion », a déclaré Fossum et Pacáková.
