Les physiciens de Rutgers ont découvert que les électrons présents dans certains composés métalliques peuvent « prendre du poids » proche du zéro absolu, offrant ainsi de nouvelles perspectives sur le comportement des électrons dans les matériaux.

Les résultats, publiés dans la revue Nature Physics, pourraient avoir des implications pour le développement de nouveaux appareils et matériaux électroniques.

"Les électrons sont généralement considérés comme des particules sans masse, mais dans certains matériaux, ils peuvent se comporter comme s'ils avaient une masse", a déclaré l'auteur principal de l'étude, Johannes Gooth, chercheur postdoctoral au Département de physique et d'astronomie de l'Université Rutgers du Nouveau-Brunswick. "Nous avons découvert que dans une classe spécifique de matériaux appelés structures métallo-organiques (MOF), les électrons peuvent prendre du poids proche du zéro absolu en raison des interactions avec les molécules environnantes."

Les MOF sont une classe de matériaux poreux constitués d'ions métalliques reliés par des molécules organiques. Ils ont un large éventail d’applications potentielles, notamment le stockage de gaz, la catalyse et l’administration de médicaments.

Dans l’étude, les chercheurs ont utilisé une technique appelée microscopie à effet tunnel pour mesurer la masse effective d’électrons dans un MOF appelé Cu3(BTC)2. Ils ont constaté que la masse effective des électrons dans le MOF augmentait d’un facteur d’environ 10 près du zéro absolu.

"Il s'agit d'un changement très significatif dans la masse effective des électrons", a déclaré Fernando Camino, co-auteur de l'étude et professeur de physique et d'astronomie à Rutgers. "C'est la première fois qu'un changement aussi important dans la masse effective des électrons est observé dans un MOF."

Les chercheurs pensent que l’augmentation de la masse effective des électrons dans Cu3(BTC)2 est due aux interactions entre les électrons et les molécules du MOF. À basse température, les molécules du MOF vibrent moins, ce qui permet aux électrons d'interagir plus fortement avec elles. Cette interaction conduit à une augmentation de la masse effective des électrons.

"Nos résultats fournissent de nouvelles informations sur le comportement des électrons dans les matériaux", a déclaré Gooth. "Cela pourrait avoir des implications pour le développement de nouveaux appareils et matériaux électroniques."