Vous souvenez-vous du chat de Schrödinger, à la fois vivant et mort ? Eh bien, nous avons maintenant quelque chose d'encore plus étrange à vous dire. Le excitons, des particules quantiques qui ont déjà des comportements bizarres, viennent de présenter des propriétés qui défient toute catégorisation connue. C'est comme si nous avions découvert une nouvelle espèce de particule qui ne suit pas les règles que nous pensions universelles.
Que sont les excitons, expliqué simplement
Un exciton est un phénomène physique qui se produit lorsqu’un matériau absorbe de l’énergie, généralement sous forme de lumière. En termes simples, il s’agit d’un couple formé par un électron et un « trou » (l’espace vide laissé par l’électron), qui restent liés l’un à l’autre par une force électrique. Lorsque la lumière frappe un semi-conducteur ou un matériau isolant, un électron est poussé hors de sa position normale, laissant un espace vide derrière lui. L’électron et le trou, bien que séparés, maintiennent une sorte de lien, comme s’ils étaient reliés par un élastique invisible. Cette paire peut se déplacer à travers le matériau en transportant de l'énergie.
Les excitons sont des états temporaires : tôt ou tard, l'électron reviendra à sa position initiale et rejoindra le trou. Lorsque cela se produit, de l’énergie est libérée sous forme de lumière. Ce processus est fondamental pour le fonctionnement de nombreuses technologies modernes, des LED aux cellules solaires, où la gestion des excitons est cruciale pour l'efficacité des dispositifs.
La découverte qui bouscule les règles
L'équipe de Université Brown il a fait quelque chose de vraiment ingénieux. Les chercheurs ont créé une structure utilisant deux couches de graphène (le terrible et tant décrié graphène, un matériau bidimensionnel aussi épais qu'un atome) séparé par un cristal isolant de nitrure de bore hexagonal.
Plus intéressant encore, cette découverte ouvre la porte à une nouvelle frontière pour les recherches futures, approfondissant notre compréhension de la physique fondamentale et ouvrant de nouvelles possibilités dans le domaine de l’informatique quantique.
Jia li, professeur agrégé de physique à Université Brown.
Les excitons, un « comportement quantique » rebelle.
Les excitons observés par l’équipe se sont révélés être de véritables rebelles du monde quantique. Généralement, les particules sont divisées en deux catégories principales : i bosons, qui aiment être ensemble dans le même état quantique, ei fermions, qui préfèrent garder leurs distances. Mais ces nouveaux excitons fractionnaires ne semblent pas vouloir respecter ces règles, se comportant un peu comme l'un et un peu comme l'autre.
Secondo Naiyuan Zhang, auteur principal de l'étude publiée dans Nature (que je vous mets en lien ici), cette découverte pourrait avoir des implications révolutionnaires pour l’avenir de l’informatique quantique. Les excitons fractionnaires pourraient être utilisés pour stocker et manipuler des informations de manière entièrement nouvelle, augmentant considérablement la vitesse et la fiabilité des informations. ordinateurs quantiques.
Une nouvelle frontière à explorer
DE Feldman, co-auteur de l’étude, a exprimé très vivement son enthousiasme :
C'est comme si nous avions le doigt sur le bouton de la mécanique quantique. C’est un aspect de la mécanique quantique que nous ne connaissions pas ou, du moins, que nous n’avions pas apprécié auparavant.
L’équipe prévoit déjà de nouvelles études pour mieux comprendre comment ces excitons particuliers interagissent les uns avec les autres et comment nous pouvons les contrôler efficacement. Que puis-je dire : des nouvelles passionnantes (supportez-moi).
