Dans la volonté de trouver de nouvelles façons d'étendre l'électronique au-delà de l'utilisation du silicium, les physiciens expérimentent d'autres propriétés des électrons, au-delà de la charge. Dans un travail publié aujourd'hui (7 décembre) dans la revue Science , une équipe dirigée par le professeur de physique de Penn State, Jun Zhu, décrit un moyen de manipuler les électrons en fonction de leur énergie par rapport à la quantité de mouvement, appelé « degré de liberté de la vallée ».

« Imaginez que vous êtes dans un monde où les électrons sont colorés en rouge ou en bleu, " Zhu a dit, "et les routes sur lesquelles les électrons voyagent sont également colorées en rouge ou en bleu. Les électrons ne sont autorisés à voyager que sur des routes de la même couleur, de sorte qu'un électron bleu devrait se transformer en un électron rouge pour voyager sur la route rouge."

Il y a deux ans, L'équipe de Zhu a montré qu'elle pouvait créer des codes couleur, routes à double sens dans un matériau appelé graphène bicouche. En raison de leur code couleur, ces routes sont topologiques. Dans l'étude actuelle, les chercheurs ont fait une intersection à quatre voies où le codage couleur des routes est commuté de l'autre côté. Par conséquent, vous avez une situation où une voiture bleue circulant en direction nord arrive à cette intersection et découvre que de l'autre côté de l'intersection, les routes en direction nord sont colorées en rouge. Si l'électron ne peut pas changer de couleur, il est interdit de voyager en avant.

Ces routes sont en fait des guides d'ondes électroniques créés par des grilles définies avec une extrême précision à l'aide de la lithographie par faisceau d'électrons à la pointe de la technologie. Les couleurs sont en fait l'indice de vallée des voitures, et le codage couleur des routes est contrôlé par la topologie des guides d'ondes, analogue aux règles de conduite à gauche et à droite de différents pays. Changer la couleur des voitures nécessite une "diffusion inter-vallée, " qui est minimisé dans l'expérience pour permettre au contrôle de la circulation de fonctionner.

"Ce que nous avons réalisé ici, c'est une vanne de vallée topologique, qui utilise un nouveau mécanisme pour contrôler le flux d'électrons, " a déclaré Zhu. "Cela fait partie d'un domaine en plein essor de l'électronique appelé valleytronics. Dans notre expérience, le contrôle de la topologie - le verrouillage de l'impulsion de la vallée des électrons - est ce qui l'a fait fonctionner. »

Dans l'étude, les chercheurs ont demandé où irait la voiture bleue métaphorique si elle ne pouvait pas continuer à avancer ?