Une "avalanche quantique" expliquerait comment un isolant devient conducteur

Les matériaux, dans leurs particules subatomiques, peuvent généralement être classés en deux catégories: les métaux, comme le cuivre et le fer, dont les électrons circulent librement permettant de conduire l'électricité, et les isolants, comme le verre et le caoutchouc, dont les électrons sont étroitement liés et ne conduisent donc pas l'électricité.


Les isolants peuvent devenir des métaux lorsqu'ils sont soumis à un champ électrique intense, ouvrant des possibilités alléchantes pour la microélectronique et le supercomputing. Cependant, les principes physiques derrière ce phénomène sont mal compris.

Han, fasciné par ces questions, a choisi d'adopter une approche différente pour explorer ce mystère de longue date. Sa dernière étude, publiée en mai dans Nature Communications, propose une théorie révolutionnaire.


Selon cette nouvelle théorie, un champ électrique relativement faible peut déclencher une effondrement de l'écart entre les bandes supérieures et inférieures des électrons, créant un chemin quantique pour les électrons. L'avalanche quantique n'est pas déclenchée par la chaleur, contrairement à ce que l'on pensait auparavant.

Cette recherche a également des implications pratiques importantes. La collaboration de Han avec Jonathan Bird, professeur et président du département de génie électrique à l'UB, a permis d'étudier les propriétés électriques des nanomatériaux émergents qui présentent des états nouveaux à basse température. Les phénomènes électriques révélés dans ces matériaux pourraient finalement fournir la base de nouvelles technologies microélectroniques, comme des mémoires compactes pour une utilisation dans des applications de données intensives comme l'intelligence artificielle.

Han prévoit d'enquêter sur les conditions exactes nécessaires pour qu'une avalanche quantique se produise. Il reste beaucoup de travail à faire pour comprendre ce phénomène complexe, mais comme le dit Han, "c'est un bon point de départ".