Les électrons qui enfreignent les règles et se déplacent perpendiculairement au champ électrique appliqué pourraient être la clé de la livraison de la prochaine génération, ordinateurs basse consommation, une collaboration de scientifiques de l'Université de Manchester et du Massachusetts Institute of Technology a trouvé.

Dans un article de recherche publié cette semaine dans Science , la collaboration dirigée par le professeur de théorie du MIT Leonid Levitov et le lauréat du prix Nobel de Manchester Sir Andre Geim rapportent un matériau dans lequel les électrons se déplacent à un angle contrôlable par rapport aux champs appliqués, semblable aux voiliers conduits en diagonale au vent.

Le matériau est du graphène - un grillage à poules en carbone d'une épaisseur d'un atome - mais avec une différence. Il est transformé en un nouvel état dit de super-réseau en le plaçant au-dessus de nitrure de bore, également connu sous le nom de « graphite blanc », puis en alignant les réseaux cristallins des deux matériaux. Contrairement au graphène métallique, un super-réseau de graphène se comporte comme un semi-conducteur.

En graphène original, les porteurs de charge se comportent comme des neutrinos sans masse se déplaçant à la vitesse de la lumière et ayant la charge électronique. Bien qu'excellent chef d'orchestre, le graphène ne permet pas d'allumer et d'éteindre facilement le courant, qui est au cœur de ce que fait un transistor.

Les électrons dans les super-réseaux de graphène sont différents et se comportent comme des neutrinos qui ont acquis une masse notable. Il en résulte une nouvelle, comportement relativiste de sorte que les électrons peuvent maintenant s'incliner à grands angles par rapport aux champs appliqués. L'effet est énorme, comme trouvé dans les expériences de Manchester-MIT.

L'effet relativiste rapporté n'a pas d'analogue connu en physique des particules et étend notre compréhension du fonctionnement de l'univers.

Au-delà de la découverte, le phénomène observé peut également aider à améliorer les performances de l'électronique au graphène, ce qui en fait un digne compagnon du silicium.

La recherche suggère que les transistors fabriqués à partir de super-réseaux de graphène devraient consommer moins d'énergie que les transistors à semi-conducteurs conventionnels, car les porteurs de charge dérivent perpendiculairement au champ électrique, ce qui entraîne une faible dissipation d'énergie.

Les chercheurs de Manchester-MIT font la démonstration du premier transistor de ce type, qui ouvre la voie à des ordinateurs moins gourmands en énergie.

Le professeur Geim commente « C'est un effet assez fascinant, et cela touche un point très faible dans notre compréhension du complexe, matériaux dits topologiques. Il est extrêmement rare de rencontrer un phénomène qui fait le pont entre la science des matériaux, la physique des particules, relativité et topologie.'

Le professeur Levitov ajoute :« Il est largement admis que les approches non conventionnelles du traitement de l'information sont essentielles pour l'avenir du matériel informatique. Cette conviction a été la force motrice d'un certain nombre de développements récents importants, en particulier le développement de la spintronique. Le transistor démontré met en évidence la promesse des systèmes à base de graphène pour d'autres moyens de traitement de l'information. '