Matériaux topologiques: finalement pas si exotiques

Publié par Adrien le 03/03/2019 à 08:00
Source: CNRS
Solide, liquide, gaz, plasma: ce sont différentes phases - ou états - dans lesquels peut se trouver la matière. Moins connues, les phases topologiques ont valu le prix Nobel de physique 2016 à leurs découvreurs, Thouless, Haldane et Kosterlitz.


Ces nouveaux états de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) ont des comportements surprenants: ainsi, les isolants topologiques ont la propriété d'être des isolants électriques en volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension...), alors qu'un courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge...) peut se propager sans résistance à leur surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...). Jusqu'ici vues comme des curiosités de la nature, ces propriétés sont en fait bien plus répandues que prévu: elles concernent plus du quart des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) naturels inorganiques, comme vient de le montrer une équipe internationale incluant un chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...).

À partir d'une théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) appelée "chimie quantique (La chimie quantique est l'application de la mécanique quantique aux problèmes de la chimie.) topologique", qui prédit les propriétés topologiques des matériaux à partir de l'agencement de leurs atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...), les chercheurs ont développé plusieurs codes informatiques permettant de classifier tous les matériaux inorganiques présents dans une base de données (En informatique, une base de données (Abr. : « BD » ou...) de référence. Sur 26 938 matériaux étudiés, 12 % se sont révélés des isolants topologiques, et 15 % des semi-métaux (l'autre grande classe de matériaux topologiques, intermédiaire entre isolants et métaux).

Les chercheurs souhaitent à présent prédire de nouveaux matériaux topologiques à l'aide de l'intelligence artificielle (L'intelligence artificielle ou informatique cognitive est la « recherche de moyens...) et de leur base de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...). Cette découverte augure en tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) cas un futur radieux pour ces matériaux, déjà pressentis pour jouer un rôle dans l'informatique quantique (L'informatique quantique est le sous-domaine de l'informatique qui traite des ordinateurs...).

Bibliographie:
A complete catalogue of high-quality topological materials, Maia Garcia Vergniory, Luis Elcoro, Claudia Felser, Nicolas Regnault, B. Andrei Bernevig & Zhijun Wang. Nature, 28 février 2019. DOI: 10.1038/s41586-019-0954-4.

Catalogue de matériaux topologiques connus à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...), réalisé par cette équipe scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...): www.topologicalquantumchemistry.com
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