Une équipe de recherche de l'Institut de l'Université de Wollongong (UOW) pour les matériaux supraconductrices et électroniques (ISEM) a abordé un puzzle quantique de 40 ans, débloquant une nouvelle voie pour créer des dispositifs électroniques de nouvelle génération qui fonctionnent sans perdre de l'énergie ni gaspiller de l'électricité.
Publié dans Matériaux avancésl'étude est le travail des chercheurs de l'UOW dirigés par le professeur Distinguished Xiaolin Wang et le Dr M Nadeem, avec Ph.D. La candidate Syeda Amina Shabbir et le Dr Frank Fei Yun.
Il présente un nouveau concept de conception pour réaliser l'effet de salle anormale quantique insaisissable et très recherché.
Le domaine des matériaux quantiques pourrait réduire la consommation mondiale d'énergie et transformer la vie quotidienne pour les personnes du monde entier.
En utilisant une technique appelée ingénierie d'entropie, l'équipe a adapté le comportement quantique d'un matériau magnétique à 1 atome d'épaisseur en mélangeant quatre types d'atomes métalliques. Cet arrangement atomique aléatoire a remodelé la structure électronique du matériau, ouvrant une bande interdite topologique qui permet à l'électricité de s'écouler parfaitement le long de ses bords, sans interférence ni perte d'énergie.
Il s'agit d'une sorte de « surhighway » pour l'électricité, et c'est un bloc de construction pour les futurs ordinateurs quantiques et l'électronique ultra-efficace.
La méthode utilisée par l'équipe UOW – en train de briller «l'entropie» ou le hasard à l'intérieur du matériau – donne aux scientifiques un nouvel outil pour concevoir des matériaux quantiques encore meilleurs à l'avenir.
« Il s'agit d'une étape importante vers des dispositifs quantiques pratiques qui sont économes en énergie, évolutifs et résilients », a déclaré le professeur Wang. « Notre méthode ouvre une nouvelle avenue pour concevoir des matériaux quantiques 2D avec des propriétés topologiques robustes. »
La percée a de larges applications potentielles – des téléphones et des ordinateurs qui ne surchauffent pas, aux ordinateurs quantiques, à l'imagerie médicale plus rapide et aux systèmes énergétiques qui conservent la puissance pendant des semaines. Il fait également avancer une classe de matériaux conceptualisés et lancés par le professeur Wang connu sous le nom de semi-conducteurs sans spin-gaps.
Le Dr Nadeem, qui a dirigé la modélisation théorique, a déclaré: « La conception axée sur l'entropie a non seulement remodelé les bandes électroniques, mais a également ouvert un écart stable qui garantit la conduction à l'état de bord, qui est essentielle pour les applications quantiques du monde réel. »
Le professeur Wang a souligné la signification de la découverte, déclarant: « Cela représente un progrès théorique significatif vers le développement de dispositifs quantiques émergents qui sont économes en énergie, évolutifs et résilients. Nous créons une nouvelle classe de matériaux quantiques qui ouvrent des horizons frais pour la physique et les appareils quantiques. » «
