De nouvelles perspectives sur l'interaction des isolants topologiques
Le di-telluride de tungstène (WTe2) s'est récemment révélé être un matériau prometteur pour la réalisation d'états topologiques. Ces derniers sont considérés comme la clé des nouveaux dispositifs "spintroniques" et des ordinateurs quantiques de l'avenir en raison de leurs propriétés électroniques uniques. Les physiciens du Forschungszentrum Jülich ont pu comprendre pour la première fois comment les propriétés topologiques des systèmes multicouches WTe2 peuvent être modifiées de manière systématique grâce à des études au microscope à effet tunnel. Les résultats ont été publiés dans la revue Nano Letters.
Impression d'artiste de la microscopie à effet tunnel de couches de WTe2 torsadées.
Forschungszentrum Jülich / Sebastian Droege
Les isolants topologiques se sont fait connaître au-delà des cercles d'experts grâce au prix Nobel de physique de 2016. Cependant, leurs recherches n'en sont encore qu'à leurs débuts, et de nombreuses questions fondamentales restent sans réponse. L'un des traits distinctifs du composé WTe2 est qu'il présente toute une série de phénomènes physiques exotiques en fonction de l'épaisseur de sa couche. Les couches atomiquement fines sont isolantes en surface, mais en raison de leur structure cristalline, elles présentent des canaux marginaux topologiquement protégés. Ces canaux de bord sont électriquement conducteurs et la conduction dépend du spin des électrons. Si deux couches de ce type sont empilées l'une sur l'autre, des interactions très différentes se produisent en fonction de l'alignement des couches.
Si les deux couches ne sont pas alignées, les canaux conducteurs des bords des deux couches n'interagissent que de manière minimale. Cependant, si elles sont torsadées d'exactement 180°, la protection topologique ainsi que les canaux de bord disparaissent et le système entier devient isolant. En outre, avec une torsion minimale de quelques degrés seulement, une superstructure périodique, appelée réseau moiré, se forme, ce qui module en outre la conductivité électrique. Les chercheurs de l'Institut Peter Grünberg (PGI-3) ont pu étudier ces propriétés à l'échelle atomique pour la première fois à l'aide d'un microscope à effet tunnel, ce qui a permis de mieux comprendre les interactions entre les couches.
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