Dans l'étude, les chercheurs ont utilisé un matériau bidimensionnel :des couches de bore et d'azote d'une épaisseur d'un atome, disposés dans une structure hexagonale répétitive. Dans leur expérience, ils ont réussi à briser la symétrie de ce cristal en assemblant artificiellement deux de ces couches. "Dans son état tridimensionnel naturel, ce matériau est constitué d'un grand nombre de couches superposées, avec chaque couche tournée de 180 degrés par rapport à ses voisines (configuration antiparallèle) », explique le Dr Shalom. « Dans le laboratoire, nous avons pu empiler artificiellement les couches dans une configuration parallèle sans rotation, qui place hypothétiquement des atomes de même nature en parfait chevauchement malgré la forte force de répulsion entre eux (résultant de leurs charges identiques). En réalité, cependant, le cristal préfère glisser légèrement une couche par rapport à l'autre, de sorte que seulement la moitié des atomes de chaque couche se chevauchent parfaitement, et ceux qui se chevauchent sont de charges opposées - tandis que tous les autres sont situés au-dessus ou au-dessous d'un espace vide - le centre de l'hexagone. Dans cette configuration d'empilement artificiel, les couches sont bien distinctes les unes des autres. Par exemple, si dans la couche supérieure seuls les atomes de bore se chevauchent, dans la couche inférieure, c'est l'inverse."

Le Dr Shalom souligne également le travail de l'équipe théorique, qui a effectué de nombreuses simulations informatiques "Ensemble, nous avons établi une compréhension approfondie de la raison pour laquelle les électrons du système s'organisent exactement comme nous l'avions mesuré en laboratoire. Grâce à cette compréhension fondamentale, nous nous attendons également à des réponses fascinantes dans d'autres systèmes à couches brisées par la symétrie, " il dit.

Mayan Wizner Stern, le doctorat étudiant qui a dirigé l'étude, explique que « la brisure de symétrie que nous avons créée en laboratoire, qui n'existe pas dans le cristal naturel, force la charge électrique à se réorganiser entre les couches et à générer une minuscule polarisation électrique interne perpendiculaire au plan de la couche. Lorsque nous appliquons un champ électrique externe dans la direction opposée, le système glisse latéralement pour changer l'orientation de polarisation. La polarisation commutée reste stable même lorsque le champ externe est coupé. En cela, le système est similaire aux systèmes ferroélectriques tridimensionnels épais, qui sont largement utilisés dans la technologie aujourd'hui.

"La capacité de forcer un arrangement cristallin et électronique dans un système aussi mince, avec des propriétés de polarisation et d'inversion uniques résultant des faibles forces de Van der Waals entre les couches, n'est pas limité au cristal de bore et d'azote, " ajoute le Dr Shalom. "Nous attendons les mêmes comportements dans de nombreux cristaux stratifiés avec les bonnes propriétés de symétrie. Le concept de glissement intercalaire comme moyen original et efficace de contrôler des appareils électroniques avancés est très prometteur, et nous l'avons nommé Slide-Tronics."

Stern conclut qu'ils "sont enthousiastes à l'idée de découvrir ce qui peut arriver dans d'autres états que nous imposons à la nature et prédisent que d'autres structures qui couplent des degrés de liberté supplémentaires sont possibles. Nous espérons que la miniaturisation et le basculement par glissement amélioreront les appareils électroniques d'aujourd'hui, et de plus, permettre d'autres moyens originaux de contrôler l'information dans les futurs appareils. En plus des appareils informatiques, nous nous attendons à ce que cette technologie contribue aux détecteurs, stockage et conversion d'énergie, interaction avec la lumière, etc. Notre défi, comme on le voit, est de découvrir plus de cristaux avec de nouveaux degrés de liberté glissants."