Les chercheurs ont trouvé des électrons qui se comportent comme s'ils n'avaient pas de masse, appelés électrons de Dirac, dans un composé utilisé dans les disques réinscriptibles, tels que les CD et les DVD. La découverte d'électrons « sans masse » dans ce matériau à changement de phase pourrait conduire à des dispositifs électroniques plus rapides.

L'équipe internationale a publié ses résultats le 6 juillet dans ACS Nano , un journal de l'American Chemical Society.

Le composé, GeSb 2 Te 4 , est un matériau à changement de phase, ce qui signifie que sa structure atomique passe d'amorphe à cristalline sous l'effet de la chaleur. Chaque structure a des propriétés individuelles et est réversible, faisant du composé un matériau idéal à utiliser dans les appareils électroniques où les informations peuvent être écrites et réécrites plusieurs fois.

"Les matériaux à changement de phase ont attiré beaucoup d'attention en raison du contraste marqué des propriétés optiques et électriques entre leurs deux phases, " a déclaré l'auteur de l'article Akio Kimura, professeur au Département des sciences physiques de la Graduate School of Science et de la Graduate School of Advanced Science and Engineering de l'Université d'Hiroshima. « La structure électronique en phase amorphe a déjà été abordée, mais l'étude expérimentale de la structure électronique dans la phase cristalline n'avait pas encore été étudiée."

Les chercheurs ont découvert que la phase cristalline de GeSb 2 Te 4 a des électrons de Dirac, ce qui signifie qu'il se comporte de la même manière que le graphène, un matériau conducteur constitué d'une seule couche d'atomes de carbone. Ils ont également constaté que la surface de la structure cristalline partage des caractéristiques avec un isolant topologique, où la structure interne reste statique tandis que la surface conduit une activité électrique.

"La phase amorphe montre un comportement semi-conducteur avec une grande résistivité électrique tandis que la phase cristalline se comporte comme un métal avec une résistivité électrique beaucoup plus faible, " dit Munisa Nurmamat, auteur de l'article et professeur adjoint au Département des sciences physiques de la Graduate School of Science et de la Graduate School of Advanced Science and Engineering de l'Université d'Hiroshima. "La phase cristalline de GeSb 2 Te 4 peut être considéré comme un analogue 3-D du graphène."

Le graphène est déjà considéré par les chercheurs comme un matériau conducteur à grande vitesse, selon Nurmamat et Kimura, mais son rapport de courant marche et arrêt intrinsèquement faible limite la façon dont il est appliqué dans les appareils électroniques. En tant que version 3D du graphène, GeSb 2 Te 4 combine vitesse et flexibilité pour concevoir la prochaine génération de dispositifs de commutation électriques.