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Les scientifiques découvrent de nouveaux états quantiques en empilant des couches de graphène ensemble

Les scientifiques découvrent de nouveaux états quantiques en empilant des couches de graphène ensemble

Une nouvelle découverte de chercheurs des universités Brown et Columbia aux États-Unis a démontré que des états inconnus de la matière résultent de l'empilement de couches bidimensionnelles de graphène.

Le graphène est un nanomatériau, un matériau qui contient des particules de dimensions nanométriques. En d'autres termes, un milliardième de mètre.

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Ces nouveaux états ont été nommés effet Hall quantique fractionnaire (FQHE) et sont créés par les interactions complexes d'électrons à l'intérieur et entre les couches de graphène.

Pourquoi est-ce utile?

«En termes d'ingénierie des matériaux, ce travail montre que ces systèmes en couches pourraient être viables pour créer de nouveaux types d'appareils électroniques qui tirent parti de ces nouveaux états de Hall quantique», a déclaré Jia Li, professeur adjoint à Brown.

Li a commencé cette recherche avec Cory Dean, professeur de physique et Jim Hone, professeur de génie mécanique à l'Université de Columbia.

Li a poursuivi: "Les résultats montrent que l'empilement de matériaux 2D ensemble à proximité génère une physique entièrement nouvelle."

Cette recherche, nommée "Appariement des états de fermions composites dans le graphène double couche", est publié dans le journal Physique de la nature.

Démontrant davantage l'importance potentielle de cette recherche, Hone a souligné que ces nouveaux états de Hall quantique «peuvent être utiles pour fabriquer des ordinateurs quantiques tolérants aux pannes».

Un ordinateur quantique rassemble certains des phénomènes presque inexplicables de la mécanique quantique, contribuant à son tour à la puissance de traitement. Ceux-ci peuvent surpasser les supercalculateurs actuels et potentiellement futurs.

Une vraie découverte!

Comment les chercheurs ont-ils fait cette découverte?

L'équipe a travaillé à partir de matériaux découverts au fil des années de recherche à Columbia et a amélioré la qualité des dispositifs au graphène. Ils ont fini par créer des appareils ultra-propres faits de matériaux 2D atomiquement plats.

Dean a déclaré: "Une fois de plus, l'incroyable polyvalence du graphène nous a permis de repousser les limites des structures d'appareils au-delà de ce qui était auparavant possible."

Il a poursuivi: "La précision et la capacité d'accord avec lesquelles nous pouvons fabriquer ces appareils nous permettent maintenant d'explorer tout un domaine de la physique que l'on pensait récemment totalement inaccessible."

Cette nouvelle recherche est une découverte passionnante pour les physiciens et les ingénieurs car elle pourrait avoir un impact sur l'avenir des ordinateurs quantiques.


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