Anomalie de parité démontrée dans un isolant topologique
Des physiciens expérimentaux et théoriques de l'Institut des isolants topologiques de Würzburg ont observé un effet Hall quantique rentrant dans un dispositif en tellurure de mercure et l'ont identifié comme une signature de l'anomalie de parité.
Les isolants topologiques sont des matériaux qui peuvent conduire l'électricité, mais uniquement à leur surface ou sur leurs bords. Aucun courant ne circule à l'intérieur. Ils font l'objet de recherches intensives dans le monde entier car ils possèdent des propriétés électroniques uniques qui sont intéressantes pour améliorer l'efficacité des ordinateurs quantiques, par exemple, et pour d'autres technologies telles que le cryptage et la transmission sécurisée de données.
Dans la revue Advanced Science, des chercheurs de l'Institut des isolants topologiques et de l'Institut de physique théorique et d'astronomie de l'université Julius-Maximilians de Würzburg (JMU) présentent aujourd'hui un effet Hall quantique inhabituel qui a été observé sur un dispositif microscopique fabriqué à partir du tellurure de mercure (HgTe), un matériau qui sert d'isolant topologique.
Une observation expérimentale claire
Dans le dispositif en tellurure de mercure, les électrons des surfaces supérieure et inférieure se comportent comme des particules de Dirac relativistes. Comme le prédit la physique des particules, mais sans vérification expérimentale, les particules de Dirac devraient être sujettes à l'anomalie dite de parité. Dans les expériences à l'état solide, l'anomalie de parité conduit à un effet appelé asymétrie spectrale, qui peut être mesuré comme un changement inhabituel de la résistance électrique.
"L'anomalie de parité a été prédite dans les matériaux à l'état solide depuis les années 1980. Une proposition théorique célèbre est le modèle proposé par Haldane (Prix Nobel de physique en 2016). Nous avons identifié une autre conséquence de l'anomalie de parité qui est la première à être vérifiée expérimentalement", déclare le professeur Ewelina Hankiewicz.
L'effet n'est pas spécifique au seul tellurure de mercure
Les physiciens du JMU ont réalisé cette physique de Dirac bidimensionnelle sur une seule surface de l'isolant topologique tridimensionnel. "Nous observons un effet Hall quantique rentrant non conventionnel qui peut être directement lié à l'apparition d'une asymétrie spectrale dans un état de surface topologique unique. L'effet est générique pour tout isolant topologique, il n'est pas spécifique au tellurure de mercure. C'est l'universalité de ce résultat qui le rend si passionnant", déclare le Dr Wouter Beugeling.
Deux défis ont dû être relevés pour parvenir à ces nouveaux résultats. Premièrement, la signature de l'asymétrie spectrale a dû être identifiée parmi les autres caractéristiques de la résistance électrique mesurée. Deuxièmement, le dispositif devait être contrôlé de manière à ce que les effets des deux surfaces ne s'annulent pas l'un l'autre.
Un niveau de contrôle élevé permet d'autres explorations
"Cette observation montre que le haut niveau de contrôle dont nous disposons dans ce dispositif nous permet d'explorer beaucoup plus d'aspects intéressants de la physique des isolants topologiques qu'auparavant", déclare le professeur Laurens Molenkamp.
La haute qualité du matériau HgTe, produit dans l'installation d'épitaxie par jets moléculaires de l'Institut de physique de Würzburg, a été un facteur clé pour atteindre la précision expérimentale requise pour cette observation. L'épitaxie par faisceaux moléculaires (MBE) est une technique qui permet de produire des couches minces de matériaux aux propriétés électroniques, optiques et magnétiques personnalisées. Avec la MBE, les structures de couches peuvent être construites avec précision, couche atomique par couche atomique.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Autres actualités du département science
Recevez les dernières actualités de l’industrie chimique
Ne manquez plus aucune actualité : notre newsletter consacrée à l'industrie chimique, aux méthodes analytiques, aux laboratoires et à la technologie des processus vous informe tous les mardis et jeudis. Les dernières nouvelles du secteur, les produits phares et les innovations - de manière compacte et compréhensible dans votre boîte de réception. Recherché par nos soins, pour que vous n'ayez pas à le faire.
