Des physiciens de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) et de l'Institut Max Planck de recherche sur les polymères (MPI-P) de Mayence ont découvert ce qu'on appelle de « vraies bandes » dans un oxyde métallique tricouche. La phase de raie observée par l'équipe de recherche dirigée par le professeur Jeroen van den Brink provient d'interactions purement électroniques et n'est associée à aucune forme de distorsion du réseau. Il s’agit d’une découverte remarquable qui révise la vision théorique actuelle sur le sujet. Les « vraies rayures » ont été découvertes dans les nickelates (oxydes de nickel), qui sont des matériaux fortement corrélés et d'importance technologique croissante. Les résultats de la recherche ont été publiés dans la célèbre revue scientifique Nature Physics.

La phase de raie est un type d’ordre électronique qui se forme spontanément sous certaines conditions dans des matériaux fortement corrélés. Dans ces matériaux, l’interaction entre les électrons est si forte que les électrons ne peuvent plus être considérés comme des particules indépendantes. Cela conduit à l’émergence de propriétés électroniques complexes, telles qu’une magnétorésistance colossale et une supraconductivité à haute température.

Les rayures sont constituées de bandes alternées de densité électronique élevée et faible. Ils ont été observés dans plusieurs matériaux, notamment les cuprates (oxydes de cuivre) et les nickelates (oxydes de nickel). Dans la plupart des cas, les rayures s'accompagnent d'une distorsion du réseau, ce qui signifie que le réseau cristallin du matériau est également modulé. Cette distorsion du réseau est généralement le résultat du fort couplage électron-phonon dans ces matériaux.

Chez les cuprates, les rayures se sont avérées épinglées à une modulation de réseau, conduisant à ce qu'on appelle des « rayures de charge-réseau ». Cependant, dans certains nickelates, des rayures existent en l'absence totale de distorsion du réseau et sont donc appelées « vraies rayures ». De telles rayures véritables sont beaucoup moins courantes et leur origine microscopique est encore mal comprise.

La découverte de véritables rayures par l'équipe de recherche de Jeroen van den Brink dans un nickelate tricouche constitue une avancée significative dans notre compréhension de ces mystérieux phénomènes électroniques. Les chercheurs ont utilisé une combinaison de modélisation théorique et de simulations numériques avancées pour identifier les conditions dans lesquelles de véritables rayures se forment dans ce matériau.

Les résultats théoriques révèlent que la phase de bande provient de l'interaction entre de fortes corrélations électroniques et des fluctuations quantiques. Dans des conditions spécifiques, ces facteurs peuvent donner lieu à un ordonnancement électronique spontané, conduisant à la formation de véritables rayures.

L'étude des bandes et autres ordres électroniques est cruciale pour comprendre la physique des matériaux fortement corrélés et pour le développement de nouveaux dispositifs fonctionnels basés sur ces matériaux. Les résultats obtenus par l'équipe de recherche de Mayence fournissent des informations importantes sur la nature des véritables bandes et ouvrent la voie à de nouvelles recherches dans ce domaine émergent de la physique de la matière condensée.