Des chercheurs grenoblois valident une théorie sur les transitions de phase topologiques. Cette découverte a été publiée dans Nature Physics, le 7 mai 2018.

Des chercheurs grenoblois ont contribué à valider une théorie sur les matériaux quantiques

Des chercheurs grenoblois ont contribué à valider une théorie sur les matériaux quantiques

Partager sur facebook
Partager sur twitter
Partager sur linkedin

FIL INFO – Pour la première fois, un consortium franco-suisse de physiciens – dont des scientifiques de l’Université Grenoble-Alpes, du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives et du Centre national de la recherche scientifique de Grenoble  – ont confirmé une théorie sur les transitions de phase topologiques. Autrement dit, dans certains cas, le mystérieux passage de la matière d’un état physique à un autre. Cette découverte majeure a été publiée dans la revue Nature Physics, le 7 mai 2018.

 

 

Des chercheurs grenoblois valident une théorie sur les transitions de phase topologiques. Cette découverte a été publiée dans Nature Physics, le 7 mai 2018.Transition de phase « classique », de l'état solide à l'état gazeux. DR

Transition de phase « clas­sique », de l’é­tat liquide à l’é­tat gazeux. DR

Nous connais­sons tous les tran­si­tions de phase « clas­siques » de la matière, comme lorsque l’eau liquide devient gelée en refroi­dis­sant ou gazeuse en chauf­fant. Mais on connaît moins les chan­ge­ments d’état plus « exo­tiques » de cer­tains maté­riaux, appe­lés tran­si­tions de phase topologiques.

 

Ces trans­for­ma­tions, qui échappent à l’explication par des modèles simples fai­sant inter­ve­nir un atome ou un élec­tron à la fois, requièrent une prise en compte des effets « col­lec­tifs » d’un grand nombre d’élec­trons en inter­ac­tion constante.

 

 

Des hypothèses exceptionnellement validées grâce à des expériences

 

Dans ce domaine, les théo­ries qui s’appuient sur les lois de la phy­sique quan­tique foi­sonnent et res­tent sou­vent à l’état d’hypothèses, tant il est vrai que les expé­riences les véri­fiant s’avèrent rares.

 

D’où le carac­tère remar­quable des tra­vaux des cher­cheurs franco-suisses des uni­ver­si­tés Grenoble-Alpes (UGA) et de Genève (Unige), du Commissariat à l’énergie ato­mique et aux éner­gies alter­na­tives (CEA) et des Centres natio­naux de la recherche scien­ti­fique (CNRS) de Grenoble et Saclay. Ce, en col­la­bo­ra­tion avec des scien­ti­fiques des centres de neu­tro­nique de l’Institut gre­no­blois Laue-Langevin (ILL) et de l’Institut suisse Paul Scherrer (PSI).

 

DR

DR

 

Publiés dans la revue Nature Physics, le 7 mai 2018, leurs expé­riences valident une théo­rie sur les tran­si­tions de phase topo­lo­giques, domaine de recherche ini­tié par les prix Nobel de phy­sique 2016, David Thouless, Duncan Haldane et Michael Kosterlitz.

 

 

Bacovo, un matériau modèle pour vérifier les transitions de phases topologiques

 

Cette théo­rie, quelle est-elle ? Elle pré­dit qu’un jeu d’excitations topo­lo­giques dans un maté­riau quan­tique est sus­cep­tible d’induire une tran­si­tion de phase. Qu’entendent les scien­ti­fiques par exci­ta­tions topo­lo­giques ? « Des défauts dans la matière que l’on ne peut pas éli­mi­ner par une défor­ma­tion conti­nue de l’espace », explique Virginie Simonet, cher­cheur du CNRS à l’institut Néel de Grenoble. Et de pré­ci­ser : « comme par exemple, une ran­gée d’atomes qui a dis­paru dans le maté­riau ».

 

Figure de la structure magnétique de Bavoco. DR

Figure de la struc­ture magné­tique de Bavoco. DR

Les scien­ti­fiques gre­no­blois n’étaient pour­tant pas par­tis pour vali­der cette théo­rie. Ils explo­raient les pro­prié­tés d’un maté­riau anti-fer­ro­ma­gné­tique inconnu du grand public, du nom de Bacovo (BaCo2V208), quand ils ont observé une tran­si­tion de phase mystérieuse.

 

Pour com­prendre com­ment fonc­tionnent les pro­prié­tés quan­tiques de Bacovo, notam­ment ses exci­ta­tions topo­lo­giques, les scien­ti­fiques gre­no­blois ont alors fait appel à l’équipe de théo­ri­ciens de Thierry Giamarchi, pro­fes­seur au dépar­te­ment de phy­sique de la matière quan­tique de la faculté des sciences de l’Unige, membre de l’Académie des sciences de l’Institut de France.

 

 

« Nous nous rap­pro­chons d’applications des pro­prié­tés quan­tiques des matériaux »

 

Le consor­tium franco-suisse a ainsi pu démon­trer que la tran­si­tion de phase topo­lo­gique de Bacovo,

n’était pas gou­ver­née par un seul, mais par deux types d’excitations topo­lo­giques en com­pé­ti­tion. Une satis­fac­tion immense pour ces scien­ti­fiques qui ont réussi à trans­for­mer une hypo­thèse théo­rique en expé­rience vérifiée.

 

Mieux encore, les phy­si­ciens sont par­ve­nus à sélec­tion­ner quel type d’excitations domi­ne­rait l’autre grâce à l’application d’un champ magné­tique intense. De quoi leur per­mettre de contrô­ler le jeu qui l’emporte et régler ainsi à loi­sir l’état de la matière de Bacovo. Une première !

 

« Ces résul­tats ouvrent tout un champ de pos­sibles dans la recherche de la phy­sique quan­tique, se réjouit Thierry Giamarchi. Certes, nous en sommes encore au niveau fon­da­men­tal, mais c’est par ce genre de décou­vertes que chaque jour nous nous rap­pro­chons d’applications des pro­prié­tés quan­tiques des maté­riaux, et pour­quoi pas de l’ordinateur quan­tique ! », se prend-il encore à rêver.

 

 

Véronique Magnin

 

 

Partager sur facebook
Partager sur twitter
Partager sur linkedin

Véronique Magnin

Auteur

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée.

Ce site est protégé par reCaptcha et le GooglePolitique de confidentialité etConditions d'utilisation appliquer.

Ce site utilise Akismet pour réduire les indésirables. En savoir plus sur comment les données de vos commentaires sont utilisées.

A lire aussi sur Place Gre'net

Jean-Louis Quermonne
Sciences Po Grenoble rend hommage à Jean-Louis Quermonne, son ancien directeur et fondateur des Pug

FLASH INFO - Sciences po Grenoble organisait, ce lundi 6 décembre 2021, au sein de son établissement de l'Université Grenoble Alpes (UGA), une journée en hommage Lire plus

Lancement du programme « UGA, campus solidaires et citoyens » au siège du Crédit Agricole à Grenoble le 23 novembre
« UGA, campus solidaires et citoyens » : le programme de soutien qui veut faire face à la précarité étudiante

EN BREF - L’Université et le Crous Grenoble-Alpes, ainsi que la Fondation UGA viennent de lancer un nouveau programme d'aide. Baptisé "UGA, campus solidaires et Lire plus

UGA : les syndicats protestent contre un plan d'austérité
UGA : les syndicats étudiants et de personnels protestent contre un plan d’austérité prévoyant le gel de 256 postes d’ici 2028

FOCUS - Des étudiants et personnels de l'Université Grenoble Alpes (UGA) se sont rassemblés devant le conseil d'administration de l'Université, ce lundi 11 octobre 2021, Lire plus

Une Chronovélo n°2 "en bonne voie" pour relier Saint-Égrève au campus, annonce la Métropole
Une Chronovélo n°2 « en bonne voie » pour relier Saint-Égrève au campus, annonce la Métropole

FLASH INFO — Une nouvelle piste Chronovélo "en bonne voie". Jeudi 30 septembre, le président de la Métro Christophe Ferrari, le président du Smmag Sylvain Lire plus

Nouvelles jauges pour les amphis face au Covid: quel impact pour l'UGA?
Après l’Idex 1, l’Idex 2 ? À l’Université Grenoble Alpes, la course aux financements se poursuit

  FOCUS - En 2016, l'Université Grenoble Alpes décrochait l'Idex. À la clé, 100 millions d'euros sur quatre ans pour financer la recherche, la formation Lire plus

Un nouveau mode de transmission de la Covid-19 découvert à Grenoble

  EN BREF – Des scientifiques grenoblois ont découvert un nouveau mode de transmission de la Covid-19 qui implique les cellules immunitaires. Leur article scientifique, Lire plus

Flash Info

|

26/01

12h09

|

|

26/01

0h05

|

|

25/01

18h00

|

|

25/01

16h54

|

|

25/01

11h45

|

|

24/01

19h00

|

|

24/01

14h56

|

|

24/01

12h09

|

|

23/01

23h39

|

|

22/01

16h03

|

Les plus lus

Chloé LE BRET

Politique| Grenoble : Chloé Le Bret, conseillère municipale à l’égalité des droits, démissionne suite à « une rupture de confiance »

Éric Piolle présentait ses voeux à la presse ce 13 janvier 2022. © Joël Kermabon - Place Gre'net

Abonnement| Éric Piolle envisage un stationnement plus cher pour les SUV et de la vidéo-verbalisation en centre-ville

Action de désobéissance civile de femmes en burkini à la piscine des Dauphine de Grenoble, vendredi 17 mai DR

Abonnement| Pétition pro-burqini : la majorité d’Eric Piolle refuse de s’engager… après un processus de médiation

Agenda

Je partage !
Partager sur facebook
Partager sur twitter
Partager sur linkedin