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Stoppés net par un soupçon de désordre

Sous l'effet de modifications infimes, telle l'introduction d'impuretés ou de défauts, certains matériaux conducteurs deviennent brutalement isolants. Les chercheurs du CNRS Alain Aspect et Philippe Bouyer et leur équipe de l'Institut d'Optique ont, pour la première fois, visualisé l'immobilisation d'atomes placés dans un faible désordre. Publiés le 12 juin 2008 dans la revue Nature, ces résultats pourraient permettre de mieux comprendre le rôle du désordre dans les propriétés électriques de certains matériaux.
Pour Philip Anderson, prix Nobel de physique en 1977, le désordre minime introduit par les impuretés suffirait à bloquer complètement le mouvement des électrons à l'intérieur du solide. Des preuves indirectes du scénario d'Anderson existent, mais jamais le phénomène n'avait été directement observé sur des particules matérielles (atomes, électrons…). C'est maintenant chose faite par les chercheurs d'une équipe au sein du groupe d'optique atomique du laboratoire Charles Fabry de l'Institut d'optique (LCFIO, CNRS / Université Paris 11/Institut Optique graduate school) situé à Palaiseau. A l’échelle microscopique, la matière peut aussi se comporter comme une onde. Dans un solide parfaitement régulier, un électron se déplace librement sans être perturbé par la structure régulière du cristal sous-jacent. Mais, dans les solides désordonnés, chaque défaut du cristal diffuse l’onde de matière dans de multiples directions. La superposition de toutes ces ondes émises par le désordre peut conduire à une onde qui ne se propage pas, et reste bloquée dans le cristal. Les électrons (ou les atomes) stoppent alors leur mouvement, ce qui, dans le cas des électrons, rend le matériau isolant. Imaginé par Philip Anderson en 1958, ce scénario met en avant le rôle fondamental joué par le désordre et l'intérêt d'étudier les propriétés électriques des matériaux désordonnés, comme le silicium amorphe. Lire la totalité du communiqué sur le site du CNRS Pour en savoir plus : - Le site internet du Groupe d'optique atomique de l'Institut d'optique ; - Lire l'article (en anglais) Direct observation of Anderson localization of matter waves in a controlled disorder publié par la revue Nature, 453, 891-894 (12 Juin 2008).