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Jun 23, 2023

Des chercheurs de Cornell visualisent le flux d'électrons dans un isolant à effet Hall anormal quantique

Les chercheurs de Cornell ont utilisé l’imagerie magnétique pour visualiser directement la manière dont les électrons circulent dans un isolant Hall anormal quantique (QAH). Leurs conclusions remettent en question l’hypothèse de longue date selon laquelle

Les chercheurs de Cornell ont utilisé l’imagerie magnétique pour visualiser directement la manière dont les électrons circulent dans un isolant Hall anormal quantique (QAH). Leurs découvertes remettent en question l’hypothèse de longue date selon laquelle le courant de transport se déplace sur les bords du matériau, révélant qu’il se produit réellement à l’intérieur. Cette découverte fournit de nouvelles informations sur le comportement des électrons dans les isolateurs QAH et résout plus généralement un débat de longue date sur le flux de courant dans les isolateurs Hall quantiques. Les résultats contribueront au développement de matériaux topologiques pour les dispositifs quantiques de nouvelle génération.

Les chercheurs ont utilisé un dispositif d’interférence quantique supraconducteur (SQUID) pour analyser un échantillon de tellurure de bismuth et d’antimoine dopé au chrome, un isolant QAH connu. Le SQUID est un capteur de champ magnétique extrêmement sensible pouvant fonctionner à basses températures. En imaginant les flux de courant et en reconstruisant la densité de courant, les chercheurs ont pu observer les électrons circulant dans la majeure partie du matériau, contrairement aux hypothèses précédentes.

L'effet Hall quantique, découvert pour la première fois en 1980, se produit lorsqu'un champ magnétique est appliqué à un matériau spécifique, le faisant devenir un isolant dans la masse tout en permettant à un courant électrique de circuler dans une seule direction le long du bord extérieur. Les isolateurs QAH obtiennent le même effet grâce à la magnétisation. Comprendre les subtilités du flux de courant dans ces matériaux est important pour construire des dispositifs plus complexes.

Les chercheurs espèrent que leurs travaux rouvriront le débat sur la compréhension des matériaux topologiques et inspireront de nouvelles recherches dans ce domaine. Ils soulignent l’importance de comprendre comment le courant circule afin de bien comprendre les propriétés et les applications potentielles des matériaux topologiques.