Des chercheurs ont réussi à faire partir des électrons dans une direction choisie grâce à deux lasers. Aucun champ électrique externe n’est nécessaire pour imposer ce mouvement. L’expérience montre qu’un courant peut être commandé uniquement par la lumière.
Dans un semi-conducteur, la lumière peut fournir assez d’énergie pour mettre des électrons en mouvement. Le problème est qu’ils partent habituellement dans toutes les directions. Leurs déplacements se compensent alors, ce qui empêche la formation d’un courant net.
Image d'illustration Unsplash
Pour éviter cette compensation, l’équipe de l’Université du Michigan a utilisé deux impulsions laser de couleurs différentes. Ces impulsions ont été réglées avec une grande précision afin d’agir ensemble sur les électrons du matériau.
Un même électron pouvait recevoir l’énergie nécessaire de deux façons. Il pouvait absorber deux photons d’un premier type, ou trois photons d’une autre énergie. Un photon est la plus petite quantité d’énergie transportée par la lumière.
Ces deux parcours possibles se combinent selon un phénomène appelé interférence quantique. Leur effet peut s’ajouter dans une direction et se réduire dans la direction opposée. Davantage d’électrons se déplacent alors du même côté, ce qui crée un courant orienté.
Les chercheurs contrôlent cette direction en modifiant le décalage entre les oscillations des deux lasers. Ce réglage, nommé phase relative, permet de faire tourner l’orientation du courant. Les électrons se comportent ainsi comme le faisceau d’un phare que l’on dirige sans déplacer le matériau qui sert de support.
La méthode produit également un mouvement plus concentré que certaines expériences précédentes. Au lieu de se disperser largement, les électrons se regroupent davantage autour de la direction choisie. Cette propriété pourrait faciliter leur contrôle dans de futurs dispositifs.
Les chercheurs envisagent des applications dans les composants mêlant lumière et électronique. Cette commande pourrait intéresser les télécommunications, les capteurs ou le traitement de l’information. D’autres essais devront mesurer sa consommation, sa stabilité et sa compatibilité avec des puces miniaturisées.