Un groupe de recherche international a découvert un nouvel état de la matière caractérisé par l'existence d'un phénomène quantique appelé courant chiral. Ces courants sont générés à l'échelle atomique par un mouvement coopératif d'électrons, contrairement aux matériaux magnétiques conventionnels dont les propriétés proviennent de la caractéristique quantique d'un électron connue sous le nom de spin et de leur ordre dans le cristal.
La chiralité est une propriété d'une extrême importance en science, par exemple, elle est également fondamentale pour comprendre l'ADN. Dans le phénomène quantique découvert, la chiralité des courants a été détectée en étudiant l'interaction entre la lumière et la matière, dans laquelle un photon convenablement polarisé peut émettre un électron depuis la surface du matériau avec un état de spin bien défini.
La découverte, publiée dans Nature , enrichit considérablement nos connaissances sur les matériaux quantiques dans la recherche de phases quantiques chirales et sur les phénomènes qui se produisent à la surface des matériaux.
"La découverte de l'existence de ces états quantiques pourrait ouvrir la voie au développement d'un nouveau type d'électronique utilisant des courants chiraux comme supports d'informations à la place de la charge électronique", explique Federico Mazzola, chercheur en physique de la matière condensée à Ca. ' Université Foscari de Venise et responsable de la recherche.
"En outre, ces phénomènes pourraient avoir une implication importante pour les applications futures basées sur de nouveaux dispositifs optoélectroniques chiraux, et un impact important dans le domaine des technologies quantiques pour les nouveaux capteurs, ainsi que dans les domaines biomédical et des énergies renouvelables."
Née d'une prédiction théorique, cette étude a vérifié directement et pour la première fois l'existence de cet état quantique, jusqu'ici énigmatique et insaisissable, grâce à l'utilisation du synchrotron italien Elettra. Jusqu’à présent, la connaissance de l’existence de ce phénomène se limitait en fait à des prédictions théoriques pour certains matériaux. Son observation à la surface des solides le rend extrêmement intéressant pour le développement de nouveaux dispositifs électroniques ultra-fins.
Le groupe de recherche, qui comprend des partenaires nationaux et internationaux, dont l'Université Ca' Foscari de Venise, le Spin Institute, l'Institut CNR Materials Officina et l'Université de Salerne, a étudié le phénomène d'un matériau déjà connu de la communauté scientifique pour ses propriétés électroniques. et pour les applications de spintronique supraconductrice, mais la nouvelle découverte a une portée plus large, étant beaucoup plus générale et applicable à une vaste gamme de matériaux quantiques.
Ces matériaux révolutionnent la physique quantique et le développement actuel de nouvelles technologies, avec des propriétés qui vont bien au-delà de celles décrites par la physique classique.
Plus d'informations : Federico Mazzola, Signatures d'un métal chiral spin-orbital de surface, Nature (2024). DOI :10.1038/s41586-024-07033-8. www.nature.com/articles/s41586-024-07033-8
Fourni par l'Université Ca' Foscari de Venise
