Alors que les spécialistes en astrophysique scrutent notre Univers à la recherche de planètes, d’étoiles, d’astéroïdes et d’autres objets du cosmos, les experts en physique des matériaux examinent l’univers de la matière. Leur quête : trouver de nouveaux matériaux qui pourraient avoir une application ou une utilité pour le développement de nouveaux ordinateurs, notamment.
Jeffrey Quilliam, professeur au Département de physique de l’Université de Sherbrooke, a jeté son dévolu sur les matériaux exotiques, c’est-à-dire toute matière qui n’est pas constituée des mêmes particules que la matière ordinaire. Il s’agit d’un concept théorique, car aucune particule exotique n’est tangible, ce qui en fait une matière difficile à expérimenter.
Dernièrement, le chercheur a exploré les semi-métaux de Weyl, une nouvelle catégorie de matériaux quantiques qui sont un peu métalliques mais peu porteurs de charges, et dont les propriétés ne varient pas quand on les déforme. Par exemple, si on les étire ou qu’on leur ajoute des matériaux, ils gardent leurs fonctionnalités.
Le chercheur s’intéresse surtout à une caractéristique électromagnétique de ce semi-métal appelée « anomalie chirale ». Ainsi, quand on applique à ce matériel un champ magnétique selon un certain angle, sa résistance chute et sa conductivité augmente. Cette caractéristique le rend intéressant, entre autres pour le développement de capteurs. L’anomalie chirale a été mesurée par de nombreuses équipes de recherche à travers le monde, mais les résultats ont été mis en doute récemment.
Jeffrey Quilliam et ses collaborateurs de l’Université de Sherbrooke, Ion Garate et André-Marie Tremblay, ont développé une approche différente pour mesurer cet effet électromagnétique : ils utilisent le son. En mesurant la vitesse du son qui traverse le matériel, ils ont obtenu moins de faux résultats (mesures imparfaites). Ils ont également noté que l’effet électromagnétique des semi-métaux de Weyl est plus faible que ce que laissaient présager les précédents travaux de recherche.
Leur approche originale est facilement reproductible et pourra servir à sonder les propriétés électriques de différents matériaux. Par exemple, les physiciens pourraient alors découvrir de nouvelles particules utiles pour le domaine quantique.
La quête de Jeffrey Quilliam et de ses collègues est un pas de plus dans la compréhension fondamentale de la physique quantique à l’intérieur des semi-conducteurs, sans laquelle les ordinateurs d’aujourd’hui n’existeraient pas.
Référence :