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Les scientifiques découvrent les propriétés quantiques des super-réseaux de tungstène

Les scientifiques découvrent les propriétés quantiques des super-réseaux de tungstène

Les scientifiques ont découvert des comportements quantiques exotiques de matériaux semi-conducteurs qui les transforment en «machines quantiques».

Exploiter les super-réseaux

En prenant des couches empilées de disulfure de tungstène et de diséléniure de tungstène qui ont créé des super-réseaux, le nom du matériau à motifs complexes, les chercheurs ont pu découvrir certaines propriétés quantiques exotiques du matériau qui pourraient conduire à de nouvelles découvertes dans les systèmes électroniques écoénergétiques, et même fournir les bases. pour un nouveau domaine de la physique exotique.

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«C'est une découverte étonnante parce que nous ne pensons pas que ces matériaux semi-conducteurs interagissent fortement», a déclaré Feng Wang, physicien de la matière condensée travaillant à la Division des sciences des matériaux du Berkeley Lab et professeur de physique à l'UC Berkeley. "Maintenant, ce travail a amené ces semi-conducteurs apparemment ordinaires dans l'espace des matériaux quantiques."

Les matériaux bidimensionnels (2D) qui n'ont qu'un seul atome d'épaisseur peuvent être utilisés comme des blocs de construction où ils peuvent s'empiler les uns sur les autres pour former de minuscules dispositifs. Lorsque les treillis de deux matériaux 2D similaires sont utilisés et que leurs treillis sont bien alignés, un motif répétitif connu sous le nom de super-réseau moiré peut être créé.

Lorsque ces super-réseaux sont formés avec du graphène, par exemple, un comportement quantique exotique peut émerger, comme la supraconductivité. La nouvelle étude, dirigée par Wang, démontre que les deux réseaux à base de tungstène peuvent également être transformés en un matériau quantique exotique.

Plusieurs pics d'excitron

Les co-auteurs Chenhao Jin, post-doctorant, et Emma Regan, étudiante diplômée, ont construit les réseaux de disulfure de tungstène et de diséléniure de tungstène en utilisant une technique à base de polymère pour ramasser et transférer les flocons des deux matériaux sur une pile chaque flocon ne mesurant que dix microns de diamètre.

Lorsqu'ils ont mesuré l'absorption optique des nouveaux échantillons de réseau, ils ont fait une découverte remarquable. L'absorption de la lumière visible dans un appareil utilisant ces deux réseaux est à son maximum lorsque la lumière a la même énergie que l'excitron du système, qui est une quasi-particule fabriquée à partir d'un électron lié à un état actuellement vacant qu'un électron peut occuper.

Compte tenu de la plage d'énergie occupée par la lumière, les chercheurs s'attendaient à voir un seul pic dans le signal d'énergie qu'un seul excitron aurait produit. Au lieu de cela, les chercheurs ont découvert qu'un seul pic s'était divisé en trois.

Après un examen plus approfondi, ils ont découvert que les matériaux de tungstène avaient effectivement formé un super-réseau moiré.

"Nous avons vu de magnifiques motifs répétitifs sur l'ensemble de l'échantillon", a déclaré Regan. "Après avoir comparé cette observation expérimentale à un modèle théorique, nous avons constaté que le motif moiré introduit périodiquement une grande énergie potentielle sur l'appareil et pourrait donc introduire des phénomènes quantiques exotiques."

Ils envisagent maintenant d'explorer comment ce système quantique mew pourrait être appliqué à l'utilisation de la lumière en électronique, à la miniaturisation des composants électroniques et à la supraconductivité.

Leur recherche a été publiée dans la revue La nature.


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