Les isolants topologiques constituent une classe de matériaux qui ont suscité beaucoup d'intérêt ces dernières années en raison de leurs propriétés électroniques inhabituelles. L’une des caractéristiques les plus frappantes des isolants topologiques est leur capacité à héberger des états de surface protégés par la topologie, ce qui signifie qu’ils ne peuvent pas être détruits par le désordre ou les impuretés. Ces états de surface possèdent un certain nombre de propriétés inhabituelles, notamment la capacité de conduire l’électricité sans aucune résistance et la capacité d’émettre des électrons avec une polarisation de spin spécifique.

Dans une nouvelle étude, des scientifiques de l'Université de Californie à Berkeley ont découvert comment utiliser un faisceau de photons pour inverser la polarisation de spin des électrons émis par un isolant topologique. Cette découverte pourrait conduire à de nouvelles façons de contrôler le spin des électrons dans les appareils électroniques, ce qui pourrait avoir d’importantes applications en spintronique et en informatique quantique.

Les scientifiques ont utilisé une technique appelée photoémission résolue en spin pour mesurer la polarisation de spin des électrons émis par un isolant topologique. Ils ont découvert que la polarisation de spin des électrons pouvait être inversée en modifiant l’énergie du faisceau de photons. En effet, l’énergie du faisceau de photons détermine la longueur d’onde de la lumière et la longueur d’onde de la lumière détermine l’impulsion des photons. L’impulsion des photons détermine alors le spin des électrons émis.

La découverte des scientifiques pourrait conduire à de nouvelles façons de contrôler le spin des électrons dans les appareils électroniques. Cela pourrait avoir des applications importantes en spintronique et en informatique quantique. La spintronique est un domaine de recherche axé sur l’utilisation des spins électroniques pour stocker et traiter des informations. L'informatique quantique est un domaine de recherche axé sur l'utilisation de la mécanique quantique pour effectuer des calculs. La capacité de contrôler le spin des électrons pourrait conduire à de nouvelles façons de stocker et de traiter les informations dans les appareils électroniques, ainsi qu’à de nouvelles façons d’effectuer des calculs dans les ordinateurs quantiques.

L'étude est publiée dans la revue Nature Physics.