Rédaction Web

Les électrons en short...

2 janvier 2014, 00:00
Les électrons en short...
Les électrons en short...

Le mouvement des électrons dans un bon conducteur, c'est un peu comme les coureurs d'un relais 4 x 100 m. Et ceux d'un mauvais conducteur ? Ce seraient les mêmes coureurs égarés dans un improbable 100 x 4 m. Ceci n'est qu'une métaphore sans prétention... La mécanique quantique, elle, représente les électrons par des fonctions d'onde, pas par des types en short. Elle les habille d'ondes, calcule leur interaction avec le réseau cristallin, et il en ressort des structures abstraites appelées bandes d'énergie. La distribution des électrons dans ces bandes, permises ou interdites, explique la différence entre isolants, conducteurs et semi-conducteurs. Le succès de la mécanique quantique pour expliquer la conduction est toutefois aussi impressionnant que son échec à expliquer la supraconduction, tout du moins en totalité.

 

Voilà pourquoi je suis incapable, moi aussi, de vous expliquer comment une équipe de physiciens peut affirmer que le statène, un matériau théorique composé d'une seule couche d'atomes d'étain, pourrait présenter une résistance nulle à température ambiante, et même à 100 °C si on ajoute une pincée de fluor à l'étain. À vrai dire, les chercheurs ne parlent pas de comportement supraconducteur, mais de conductivité « efficace à 100 % », et de non-dissipation de chaleur. Revenons à nos types en grand short flottant : ici, c'est comme s'ils ne couraient que sur les couloirs extérieurs du statène, les couloirs intérieurs leur étant interdits. Les électrons s'y déplaceraient comme ils le feraient dans un supraconducteur, mais en surface ou sur les bords seulement. L'intérieur, lui, est isolant. On appelle cela un isolant topologique. Parmi d'autres problèmes, il reste à résoudre celui de la résistance de jonction entre le statène et un conducteur ordinaire. C'est un peu comme si nos coureurs déchiraient leur super-short flottant au moment de revenir sur une piste normale. Le statène n'en est pas moins prometteur. Il pourrait contribuer un jour à l'avènement tant attendu d'une informatique quantique. D'ici là, il faudra sans doute plus qu'une imprimante 3D, un peu de fil à souder et de dentifrice pour fabriquer cette couche d'étain et de fluor.

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