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Une théorie scientifique de longue date a récemment été testée lorsque des scientifiques de l’Institut Weizmann des sciences ont pu visualiser pour la première fois le flux hydrodynamique des électrons .

On parle souvent des électrons comme s’ils coulaient; l’hypothèse d’un écoulement liquide était depuis longtemps évoquée. Cependant, ils se déplacent plus comme des gaz que des liquides, ce qui signifie qu’ils ne se heurtent pas comme les particules liquides.

Pour que les électrons coulent comme du liquide, un type spécial de conducteur était nécessaire. Ce conducteur était du graphène, une feuille de carbone ayant l’épaisseur d’un seul atome.

Avec le bon pilote, l’équipe avait besoin de voir correctement le flux attendu – quelque chose de suffisamment solide pour regarder à l’intérieur du matériau mais assez doucement pour ne pas interférer avec le flux.

« Les théories suggèrent que les électrons liquides peuvent effectuer des exploits froids que leurs homologues non liquides ne peuvent pas », a déclaré le professeur Shahal Ilani, chef d’équipe du département de physique de la matière condensée de l’Institut. « Mais pour obtenir une preuve claire que les électrons peuvent, en fait, former un état liquide, nous avons voulu visualiser directement leur flux. »

Dans une étude publiée dans la revue Nature Nanotechnology, l’équipe a décrit sa méthodologie. À l’aide d’un détecteur à l’échelle nanométrique construit à partir d’un transistor en nanotubes de carbone, il est possible de visualiser les électrons qui s’écoulent sans interrompre l’écoulement.
«Notre technique est au moins mille fois plus sensible que les méthodes alternatives; cela nous permet de visualiser des phénomènes qui auparavant ne pouvaient être étudiés qu’indirectement », a déclaré le Dr Joseph Sulpizio, membre de l’équipe Weizmann.

L’équipe a poursuivi une autre étude, cette fois publiée dans la revue Nature. Dans cette étude, ils ont utilisé leur technique avec des dispositifs de graphène spécialisés produits par Sir Andre Geim de l’Université de Manchester, en Angleterre. Avec ces appareils, conçus pour aider à guider le flux, l’équipe a pu l’observer avec une clarté sans précédent: les électrons circulaient plus rapidement au centre mais ralentissaient les murs, exactement comme de l’eau dans un tuyau.

Selon le Dr Lior Ella, membre de l’équipe, les implications de l’étude ont le potentiel d’être innovantes dans le domaine de l’électronique, car elles peuvent créer des moyens de réduire la résistance électrique.

« Les centres de calcul et l’électronique grand public dévorent une quantité croissante d’énergie, et il est impératif de trouver des moyens de faire circuler les électrons avec moins de résistance », a expliqué Ella.

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