Des ordinateurs plus rapides. Des panneaux solaires plus efficaces. Des voitures électriques plus puissantes.

Les chercheurs de Northeastern contribuent à faire de ces avancées technologiques une réalité. Ils développent des moyens de modifier les propriétés électriques et magnétiques des matériaux utilisés pour créer des circuits qui alimentent l'électronique que nous utilisons quotidiennement.

"Le genre d'idées que nous explorons nous donne un moyen de tirer le meilleur parti d'un matériau, " dit Grégory Fiete, professeur de physique à Northeastern. "Nous pourrions prendre des matériaux qui pourraient être d'usage courant en électronique, comme le silicium ou l'arséniure de gallium dans votre smartphone, et nous pouvons les amener à faire des choses qu'ils ne font pas en ce moment."

Des matériaux tels que le silicium ont aidé les chercheurs à construire des à bas prix, circuits écoénergétiques pour alimenter nos appareils électroniques. Les physiciens travaillent sur les prochaines avancées en utilisant de nouvelles, matériaux plus complexes. Dans les années récentes, ils ont pu changer la façon dont ces nouveaux matériaux conduisent l'électricité ou interagissent avec la lumière, entre autres, en les plaçant près d'un aimant puissant ou en les connectant à une batterie. Cela a ouvert de nouvelles possibilités pour l'ingénierie de la prochaine génération d'électronique.

Maintenant, Fiete et son doctorant Michael Vogl ont démontré un moyen théorique de modifier de manière prévisible ces propriétés électriques et magnétiques en tirant sur le matériau avec un laser.

Les caractéristiques d'un matériau, y compris s'il est un conducteur efficace d'électricité, dépendent de la disposition des électrons en son sein. Un champ magnétique constant ou un courant provenant d'une batterie peut changer cet arrangement. Un laser peut faire la même chose, mais c'est un peu plus compliqué à prévoir. Les lasers sont des ondes lumineuses bien organisées; les champs électromagnétiques qu'ils créent sont en constante fluctuation.

"Lorsque l'impulsion lumineuse traverse un matériau, il modifie les propriétés du matériau d'une manière très dramatique, et souvent sur des échelles de temps très courtes, " dit Fiete. "Le travail que nous avons fait nous aide à comprendre quel type d'impulsion nous devons utiliser pour obtenir certains effets souhaités."

La nature en constante évolution de la lumière peut également aider les physiciens à déplacer les matériaux vers de nouveaux états auxquels il n'est pas possible d'accéder par d'autres méthodes. Certains de ces nouveaux états pourraient rendre un matériau plus sensible aux champs électriques ou magnétiques, qui pourrait être utilisé pour améliorer la technologie médicale et les capteurs de sécurité. D'autres pourraient le rendre plus efficace pour transporter des informations, qui pourrait être utilisé pour accélérer les connexions Internet.

"Ce que nous faisons dans ma communauté, c'est essayer de comprendre les principes de base selon lesquels la nature fonctionne, " Fiete dit. " Ensuite, ces principes sont repris par, dire, les ingénieurs électriciens qui souhaitent les utiliser pour construire un dispositif de détection ou un dispositif de communication. Il s'étend vers le haut et vers l'extérieur dans de nombreux secteurs différents."