La lumière contrôle l’électricité dans les métaux
Des chercheurs de l'Université de Minnesota Twin Cities ont mis au point une méthode permettant de contrôler le flux d'électricité dans des couches métalliques ultrafines à température ambiante à l'aide de la lumière. Cette découverte pourrait révolutionner le développement de nouveaux dispositifs à haut rendement dans les domaines de l'optoélectronique et de la technologie quantique.
Une équipe de chercheurs de l’Université de Minnesota Twin Cities a réalisé une avancée majeure. Elle a mis au point une méthode permettant d’influencer le flux d’électricité dans des couches métalliques extrêmement fines à température ambiante à l’aide de la lumière. Cette nouvelle approche pourrait contribuer à rendre les capteurs optiques et les dispositifs d’information quantiques beaucoup plus efficaces à l’avenir. Les résultats intermédiaires des chercheurs ont été publiés dans la prestigieuse revue « Science Advances ».
La base de l’étude repose sur des couches ultrafines de dioxyde de ruthénium (RuO2) déposées sur du dioxyde de titane (TiO2). Selon leur direction, ces couches réagissent différemment non seulement à la lumière, mais aussi au flux d’électricité. La structure de ces couches permet de contrôler de manière ciblée la dynamique des électrons et donc de réguler les flux d’énergie.
De nouvelles voies grâce à l’utilisation ciblée de la lumière
L’un des principaux résultats obtenus par les chercheurs est que des modifications ciblées de la structure atomique permettent d’influencer avec précision les réactions du matériau à la lumière. Cet effet contrôlé se produit à des températures ordinaires et ouvre des perspectives passionnantes pour des applications futures. « C’est la première fois que quelqu’un met en évidence une relaxation ultra-rapide directionnelle et accordable des porteurs de charge dans un métal à température ambiante », confirme Seunggyo Jeong, post-doctorant à la faculté de génie chimique et de science des matériaux de l’université du Minnesota.
De telles découvertes remettent en question de nombreuses idées reçues sur le comportement des métaux au cours des dernières années et démontrent qu’il est possible de cibler l’électricité par des impulsions lumineuses contrôlées. Cela ouvre la voie à de nouvelles approches de la gestion de l’énergie et du traitement de l’information dans un espace restreint.
Contrôler l’électricité en détail
Jusqu’à présent, le consensus en physique considérait que les métaux n’étaient pas adaptés à des mécanismes de contrôle aussi précis, car ils possèdent des propriétés électroniques trop complexes. L’équipe de recherche actuelle a cependant découvert que c’est précisément cette complexité, appelée entrelacement de bandes, qui peut être activement utilisée pour orienter la réponse ultrarapide des métaux dans différentes directions. Il en résulte que la propriété du matériau à contrôler l’électricité peut être adaptée en fonction de la situation.
De nouvelles applications dans les domaines de l’informatique, du stockage de données, des capteurs et des communications pourraient en bénéficier massivement. L’efficacité et la vitesse des composants pourraient notamment être nettement améliorées par le contrôle ciblé de l’électricité. Tony Low, co-auteur et professeur d’ingénierie électrique et informatique à l’université du Minnesota, souligne que les résultats fournissent un aperçu profond de la façon dont de subtiles distorsions structurelles peuvent modifier la structure électronique des métaux. Cela pourrait être essentiel pour les futures technologies optoélectroniques ultrarapides et sensibles à la polarisation.