Pendant de nombreuses ann\u00e9es, l'une des plus grandes \u00e9nigmes de la physique quantique est rest\u00e9e sans r\u00e9ponse\u00a0: les \u00e9lectrons peuvent-ils se comporter comme un fluide parfait et sans frottement, tel que d\u00e9crit par la constante quantique universelle\u00a0? En raison des imperfections et des impuret\u00e9s des mat\u00e9riaux, ce ph\u00e9nom\u00e8ne a \u00e9t\u00e9 extr\u00eamement difficile \u00e0 d\u00e9tecter.
Des chercheurs de l'Institut indien des sciences (IISc), en collaboration avec l'Institut national japonais des sciences des mat\u00e9riaux, ont d\u00e9tect\u00e9 ce fluide \u00e9lectronique quantique dans le graph\u00e8ne, un mat\u00e9riau carbon\u00e9 monocouche. Leurs r\u00e9sultats, publi\u00e9s dans Nature Physics, ouvrent de nouvelles perspectives quantiques et confirment que le graph\u00e8ne constitue une plateforme id\u00e9ale pour l'exploration de ph\u00e9nom\u00e8nes quantiques rares. \u00ab C'est incroyable le nombre de secrets que rec\u00e8le une seule couche de graph\u00e8ne, m\u00eame apr\u00e8s 20 ans \u00bb, d\u00e9clare le professeur Arindam Ghosh de l'IISc.
L'\u00e9quipe a cr\u00e9\u00e9 des \u00e9chantillons de graph\u00e8ne extr\u00eamement pur et observ\u00e9 comment il conduisait simultan\u00e9ment l'\u00e9lectricit\u00e9 et la chaleur. \u00c9tonnamment, ils ont constat\u00e9 la relation inverse\u00a0: une conductivit\u00e9 \u00e9lectrique plus \u00e9lev\u00e9e entra\u00eenait une conductivit\u00e9 thermique plus faible. \u00c0 basse temp\u00e9rature, ils ont d\u00e9tect\u00e9 un \u00e9cart de plus de 200\u00a0fois par rapport \u00e0 cette loi, indiquant des m\u00e9canismes distincts pour le transfert de chaleur et de charge. Ces deux m\u00e9canismes reposent sur une constante universelle, la conductivit\u00e9 quantique.
Ce ph\u00e9nom\u00e8ne se produit au \u00ab point de Dirac \u00bb, o\u00f9 le graph\u00e8ne n'est ni un m\u00e9tal ni un isolant. L\u00e0, les \u00e9lectrons se d\u00e9placent comme un liquide \u2013 semblable \u00e0 l'eau, mais cent fois moins visqueux. Cet \u00e9tat, appel\u00e9 liquide de Dirac, rappelle le plasma quark-gluon observ\u00e9 au CERN.
Le graph\u00e8ne s'av\u00e8re ainsi une plateforme rentable pour simuler la physique des hautes \u00e9nergies et l'astrophysique. Le liquide de Dirac promet \u00e9galement des avanc\u00e9es dans les capteurs quantiques pour la d\u00e9tection de signaux extr\u00eamement faibles. Cela pourrait s'av\u00e9rer tr\u00e8s utile en pratique.<\/p>\n