Le graphène est un matériau extraordinaire – une feuille d'atomes de carbone entrelacés juste un atome d'épaisseur stable et extrêmement conducteur. Cela le rend utile dans une gamme de zones, telles que des écrans électroniques flexibles, des capteurs très précis, des batteries puissantes et des cellules solaires efficaces.
Une nouvelle étude – dirigée par des chercheurs de l'Université de Göttingen, travaillant avec des collègues de Braunschweig et Brême en Allemagne, et Friborg en Suisse – prend maintenant le potentiel du graphène à un tout nouveau niveau. L'équipe a directement observé les « effets de floquet » dans le graphène pour la première fois.
Cela résout un débat de longue date: l'ingénierie Floquet – une méthode dans laquelle les propriétés d'un matériau sont très précisément modifiées à l'aide d'impulsions de lumière – fonctionne également dans des matériaux quantiques métalliques et semi-métalliques tels que le graphène. L'étude est publiée dans Physique de la nature.
Les chercheurs ont utilisé la microscopie de moment de la Femtoseconde pour étudier expérimentalement les états Floquet dans le graphène. Dans cette technique, les échantillons sont d'abord excités avec des flashs de lumière rapides, puis examinés avec une impulsion lumineuse retardée afin de suivre les processus dynamiques dans le matériau.
« Nos mesures prouvent clairement que les » effets de floquet « se produisent dans le spectre de la photoémission du graphène », explique le Dr Marco Merboldt, physicien de l'Université de Göttingen et le premier auteur de l'étude. « Cela montre clairement que Floquet Engineering fonctionne réellement dans ces systèmes – et le potentiel de cette découverte est énorme. »
L'étude montre que l'ingénierie Floquet fonctionne dans de nombreux matériaux. Cela signifie l'objectif de concevoir des matériaux quantiques avec des propriétés spécifiques – et le faire avec des impulsions laser en un temps extrêmement court – se rapproche.
L'adaptation des matériaux de cette manière pour des applications spécifiques pourrait former la base des technologies de l'électronique, de l'ordinateur et des capteurs du futur. Le professeur Marcel Reutzel, qui a dirigé la recherche à Göttingen avec le professeur Stefan Mathias, a déclaré: « Nos résultats ouvrent de nouvelles façons de contrôler les états électroniques dans des matériaux quantiques avec de la lumière. Cela pourrait conduire à des technologies dans lesquelles les électrons sont manipulés de manière ciblée et contrôlée. »
Reutzel ajoute: « Ce qui est particulièrement excitant, c'est que cela nous permet également d'étudier les propriétés topologiques. Ce sont des propriétés spéciales et très stables qui ont un grand potentiel pour développer des ordinateurs quantiques fiables ou de nouveaux capteurs pour l'avenir. »
