Matériaux nanométriques, quantiques et topologiques

Les matériaux se comportent souvent de manière radicalement différente à l’échelle nanométrique par rapport à leurs propriétés globales, ce qui permet d’obtenir des fonctionnalités nouvelles et améliorées.

Certains matériaux présentent des propriétés de mécanique quantique lorsque leur taille est suffisamment réduite. Ces nouvelles propriétés peuvent être utilisées dans la prochaine génération d’ordinateurs quantiques, de systèmes de cryptographie, de traitement de l’information et de capteurs.

Le magnétisme à l’échelle nanométrique offre également de nouveaux concepts pour les mémoires et les dispositifs logiques de la prochaine génération. Par exemple, les excitations magnétiques quantifiées telles que les magnons et les solitons comme les skyrmions peuvent permettre de stocker des informations à une densité nettement supérieure à celle des technologies actuelles.

Dans la recherche de matériaux susceptibles de remplacer le silicium et d’améliorer les ordinateurs actuels, le dichalcogénure bidimensionnel de métaux de transition MoS2 a montré des propriétés extrêmement prometteuses. Leur structure électronique particulière permet aux scientifiques de proposer de nouveaux concepts pour la manipulation des bits et du courant électrique, ce que l’on appelle la valleytronique.

L’interaction de la lumière avec les nanostructures peut également être contre-intuitive. Un réseau de nanofils épars peut absorber autant de lumière qu’un cristal en vrac, ce qui ouvre de nouvelles perspectives pour les cellules solaires de la prochaine génération.

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