Cette d\u00e9couverte inattendue signifie qu’un laser pourrait \u00eatre utilis\u00e9 pour encoder des informations dans les \u00e9tats magn\u00e9tiques du MnBi2Te4, ce qui permettrait de cr\u00e9er une nouvelle m\u00e9moire optique capable de stocker et d’acc\u00e9der rapidement et efficacement \u00e0 des donn\u00e9es informatiques.<\/p>\n
Dans un article, Shuolong Yang, professeur adjoint d’ing\u00e9nierie mol\u00e9culaire \u00e0 la PME, et ses coll\u00e8gues ont montr\u00e9 comment les \u00e9lectrons du MnBi2Te4 rivalisent entre deux \u00e9tats oppos\u00e9s : un \u00e9tat topologique utile pour le codage d’informations quantiques et un \u00e9tat sensible \u00e0 la lumi\u00e8re utile pour les m\u00e9moires optiques.<\/p>\n
\u00ab\u00a0Cela montre vraiment comment la science fondamentale peut permettre de nouvelles fa\u00e7ons de penser les applications d’ing\u00e9nierie de mani\u00e8re tr\u00e8s directe\u00a0\u00bb, a d\u00e9clar\u00e9 Shuolong Yang. \u00ab\u00a0Nous avons commenc\u00e9 par vouloir comprendre les d\u00e9tails mol\u00e9culaires de ce mat\u00e9riau et nous avons fini par nous rendre compte qu’il poss\u00e9dait des propri\u00e9t\u00e9s inconnues jusqu’alors qui le rendent tr\u00e8s utile.<\/p>\n
Dans le pass\u00e9, le MnBi2Te4 a \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9 pour son potentiel en tant qu’isolant topologique magn\u00e9tique (MTI), un mat\u00e9riau qui se comporte comme un isolant \u00e0 l’int\u00e9rieur mais qui conduit l’\u00e9lectricit\u00e9 sur ses surfaces ext\u00e9rieures. Pour un MTI id\u00e9al dans la limite de la 2D, un ph\u00e9nom\u00e8ne quantique \u00e9merge dans lequel un courant \u00e9lectrique circule dans un flux bidimensionnel le long de ses bords. Ces \u00ab\u00a0autoroutes \u00e0 \u00e9lectrons\u00a0\u00bb ont le potentiel de coder et de transporter des donn\u00e9es quantiques.<\/p>\n
Bien que les scientifiques aient pr\u00e9dit que le MnBi2Te4 devrait \u00eatre capable d’accueillir une telle autoroute \u00e0 \u00e9lectrons, il a \u00e9t\u00e9 difficile de travailler avec ce mat\u00e9riau de mani\u00e8re exp\u00e9rimentale.<\/p>\n
\u00ab\u00a0Notre objectif initial \u00e9tait de comprendre pourquoi il \u00e9tait si difficile d’obtenir ces propri\u00e9t\u00e9s topologiques dans le MnBi2Te4\u00a0\u00bb, a d\u00e9clar\u00e9 M. Yang. \u00ab\u00a0Pourquoi la physique pr\u00e9dite n’est-elle pas pr\u00e9sente ?<\/p>\n
Pour r\u00e9pondre \u00e0 cette question, le groupe de Yang s’est tourn\u00e9 vers des m\u00e9thodes de spectroscopie de pointe qui lui permettent de visualiser le comportement des \u00e9lectrons dans le MnBi2Te4 en temps r\u00e9el sur des \u00e9chelles de temps ultrarapides. Ils ont utilis\u00e9 la spectroscopie de photo\u00e9mission r\u00e9solue en temps et en angle d\u00e9velopp\u00e9e dans le laboratoire de Yang et ont collabor\u00e9 avec le groupe de Xiao-Xiao Zhang de l’universit\u00e9 de Floride pour effectuer des mesures de l’effet Kerr magn\u00e9to-optique (MOKE) r\u00e9solues en temps, ce qui permet d’observer le magn\u00e9tisme.<\/p>\n
\u00ab\u00a0Cette combinaison de techniques nous a permis d’obtenir des informations directes non seulement sur la fa\u00e7on dont les \u00e9lectrons se d\u00e9placent, mais aussi sur la fa\u00e7on dont leurs propri\u00e9t\u00e9s sont coupl\u00e9es \u00e0 la lumi\u00e8re\u00a0\u00bb, a expliqu\u00e9 M. Yang.<\/p>\n
Lorsque les chercheurs ont analys\u00e9 les r\u00e9sultats de leur spectroscopie, il est apparu clairement que le MnBi2Te4 ne se comportait pas comme un bon mat\u00e9riau topologique. Il y avait un \u00e9tat \u00e9lectronique quasi-2D qui entrait en comp\u00e9tition avec l’\u00e9tat topologique pour les \u00e9lectrons.<\/p>\n
\u00ab\u00a0Il existe un type compl\u00e8tement diff\u00e9rent d’\u00e9lectrons de surface qui remplacent les \u00e9lectrons de surface topologiques d’origine\u00a0\u00bb, explique M. Yang. \u00ab\u00a0Mais il s’av\u00e8re que cet \u00e9tat quasi-2D poss\u00e8de en fait une propri\u00e9t\u00e9 diff\u00e9rente et tr\u00e8s utile.<\/p>\n
Le deuxi\u00e8me \u00e9tat \u00e9lectronique pr\u00e9sentait un couplage \u00e9troit entre le magn\u00e9tisme et les photons de lumi\u00e8re externes – ce qui n’est pas utile pour les donn\u00e9es quantiques sensibles, mais correspond exactement aux exigences d’une m\u00e9moire optique efficace.<\/p>\n
Afin d’explorer plus avant cette application potentielle du MnBi2Te4, le groupe de Yang planifie actuellement des exp\u00e9riences au cours desquelles il utilisera un laser pour manipuler les propri\u00e9t\u00e9s du mat\u00e9riau. Ils pensent qu’une m\u00e9moire optique utilisant le MnBi2Te4 pourrait \u00eatre beaucoup plus efficace que les dispositifs de m\u00e9moire \u00e9lectronique typiques d’aujourd’hui.<\/p>\n
M. Yang a \u00e9galement soulign\u00e9 qu’une meilleure compr\u00e9hension de l’\u00e9quilibre entre les deux \u00e9tats \u00e9lectroniques \u00e0 la surface du MnBi2Te4 pourrait renforcer sa capacit\u00e9 \u00e0 agir en tant que MTI et \u00eatre utile pour le stockage de donn\u00e9es quantiques.<\/p>\n
\u00ab\u00a0Nous pourrions peut-\u00eatre apprendre \u00e0 r\u00e9gler l’\u00e9quilibre entre l’\u00e9tat original, pr\u00e9dit par la th\u00e9orie, et ce nouvel \u00e9tat \u00e9lectronique quasi 2D\u00a0\u00bb, a-t-il d\u00e9clar\u00e9. \u00ab\u00a0Cela pourrait \u00eatre possible en contr\u00f4lant nos conditions de synth\u00e8se.<\/p>\n