Tornades quantiques en électronique

Des physiciens allemands ont montré que l’inertie des électrons peut créer des « tornades » dans un semi-métal quantique, ajoutant une nouvelle complexité au mouvement électronique.

Dans le matériau quantique arseniate de tantale, les électrons forment des vortex non pas dans l’espace physique, mais dans l’espace des moments, qui décrit leur énergie et leur direction plutôt que leur position.

Si des vortex similaires ont déjà été observés dans l’espace réel, c’est la première fois qu’ils sont cartographiés dans l’espace des moments. Grâce à la spectroscopie par photoémission résolue en angle (ARPES), les chercheurs ont mesuré les moments électroniques et assemblé des images 2D en un modèle 3D, similaire à un scanner CT. L’image finale a révélé un vortex frappant.

Cartographie des tornades quantiques : comment l’ARPES révèle les vortex électroniques dans l’espace des moments

« L’ARPES nous permet d’extraire des électrons d’un matériau, de mesurer leur énergie et leur angle, et de visualiser directement leur structure dans l’espace des moments », explique Maximilian Ünzelmann, physicien expérimental à l’Université de Würzburg. En affinant cette technique, les chercheurs ont pu mesurer le moment angulaire orbital et confirmer la présence de tornades quantiques.

Cette découverte pourrait ouvrir la voie à une nouvelle génération de dispositifs électroniques. Un domaine émergent, l’« orbitronique », pourrait exploiter ces mouvements tourbillonnants des électrons pour transporter l’information, en complément de la spintronique, qui repose sur le spin des électrons. Des recherches approfondies pourraient mener à une électronique plus efficace et à de nouvelles technologies révolutionnaires.

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Lis l’article original sur :  Science Alert

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