En science des matériaux, les défauts jouent un rôle central dans la gestion des propriétés des matériaux et de leurs performances dans diverses applications. Alors que la plupart des techniques induisent des défauts par des moyens physiques, une équipe de chercheurs du Japon, de Corée du Sud et des États-Unis a démontré une approche innovante pour créer sélectivement des défauts à l'aide de ce que l'on appelle les points de Weyl, qui sont des propriétés topologiques de matériaux quantiques qui se manifestent sous forme de points « invisibles ». là où les bandes de conduction et de valence se croisent dans le matériau.

Les points de Weyl sont des singularités topologiques fascinantes qui apparaissent dans certains cristaux et qui ont attiré une attention particulière pour leur potentiel dans la création de nouveaux dispositifs électroniques. En exploitant la puissance des points de Weyl, les chercheurs ont découvert une nouvelle façon d'induire des défauts ponctuels localisés qui modifient considérablement la structure électronique et les propriétés physiques du matériau.

Leur méthode repose sur l’introduction d’un élément chimique particulier dans le matériau, le niobium, qui agit comme un « catalyseur » topologique. Cet élément catalyseur déclenche l'émergence de points de Weyl et conduit à la formation sélective de défauts ponctuels à son voisinage immédiat.

Les chercheurs ont utilisé des techniques de pointe, notamment la microscopie à effet tunnel (STM), pour visualiser et caractériser directement ces défauts induits par le point de Weyl. Grâce à des mesures complètes et à des simulations théoriques, ils ont identifié l'emplacement précis des défauts et leur impact sur les propriétés électriques et thermiques du matériau.

Les résultats fournissent non seulement une nouvelle méthode pour adapter les propriétés des matériaux topologiques, mais offrent également un aperçu plus approfondi des mécanismes fondamentaux qui sous-tendent l'interaction entre les propriétés topologiques et les défauts des matériaux quantiques. Ce travail ouvre de nouvelles voies pour explorer et exploiter les points de Weyl pour manipuler et améliorer la fonctionnalité des matériaux dans les technologies avancées, notamment l’électronique, la conversion d’énergie et le traitement de l’information quantique.