Les chercheurs ont identifié un nouvel état quantique de la matière avec des courants chiraux, susceptible de révolutionner l’électronique et les technologies quantiques. Cette avancée, confirmée par l’observation directe à l’aide du synchrotron italien Elettra, présente de vastes applications dans les domaines des capteurs, de la biomédecine et des énergies renouvelables. Crédit : Issues.fr.com
Un groupe de recherche international a identifié un nouvel état de la matière, caractérisé par la présence d’un phénomène quantique appelé courant chiral.
Ces courants sont générés à l’échelle atomique par un mouvement coopératif d’électrons, contrairement aux matériaux magnétiques conventionnels dont les propriétés proviennent de la caractéristique quantique d’un électron appelée spin et de leur ordre dans le cristal.
L’importance de la chiralité
La chiralité est une propriété d’une extrême importance en science, par exemple, il est fondamental de comprendre également ADN. Dans le phénomène quantique découvert, la chiralité des courants a été détectée en étudiant l’interaction entre la lumière et la matière, dans laquelle un courant convenablement polarisé photon peut émettre un électron depuis la surface du matériau avec un état de spin bien défini.
La découverte, publiée dans Natureenrichit considérablement nos connaissances sur les matériaux quantiques, sur la recherche de phases quantiques chirales et sur les phénomènes qui se produisent à la surface des matériaux.
Applications potentielles et implications
« La découverte de l’existence de ces états quantiques », explique Federico Mazzola, chercheur en physique de la matière condensée à l’Université Ca’ Foscari de Venise et responsable de la recherche, « pourrait ouvrir la voie au développement d’un nouveau type d’électronique utilisant courants chiraux comme supports d’informations à la place de la charge de l’électron. En outre, ces phénomènes pourraient avoir une implication importante pour les applications futures basées sur de nouveaux dispositifs optoélectroniques chiraux, et un impact important dans le domaine des technologies quantiques pour les nouveaux capteurs, ainsi que dans les domaines biomédical et des énergies renouvelables.
Découverte et vérification
Née d’une prédiction théorique, cette étude a vérifié directement et pour la première fois l’existence de cet état quantique, jusqu’ici énigmatique et insaisissable, grâce à l’utilisation du synchrotron italien Elettra. Jusqu’à présent, la connaissance de l’existence de ce phénomène se limitait en fait à des prédictions théoriques pour certains matériaux. Son observation à la surface des solides le rend extrêmement intéressant pour le développement de nouveaux dispositifs électroniques ultra-fins.
Le groupe de recherche, qui comprend des partenaires nationaux et internationaux, dont l’Université Ca’ Foscari de Venise, le Spin Institute, l’Institut CNR Materials Officina et l’Université de Salerne, a étudié le phénomène d’un matériau déjà connu de la communauté scientifique pour ses propriétés électroniques. et pour les applications de spintronique supraconductrice, mais la nouvelle découverte a une portée plus large, étant beaucoup plus générale et applicable à une vaste gamme de matériaux quantiques.
Ces matériaux révolutionnent la physique quantique et le développement actuel des nouvelles technologies, avec des propriétés qui vont bien au-delà de celles décrites par la physique classique.
