Une fractale quantique construite à partir d’électrons !

Les physiciens n’en finiront décidément jamais de nous surprendre. Cette fois, c’est en créant un type de fractale connu sous le nom de triangle de Sierpinski. Et cela à partir d’électrons à l’échelle quantique. De quoi, espèrent-ils, révéler des comportements électroniques encore inconnus.

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Une structure fractale se caractérise par le fait qu'elle reste inchangée par applicationapplication d'un zoom, qu'il soit avant ou arrière. Ainsi, un petit morceau de chou Romanesco ressemble généralement à un brocolibrocoli tout entier. Et les structures fractales, au-delà de leur aspect étourdissant, peuvent avoir des applications intéressantes. En électronique, elles sont utilisées pour la fabrication d'antennes qui permettent d'émettre et de recevoir sur de larges fréquencesfréquences, par exemple.

Des chercheurs de l'université d’Utrecht (Pays-Bas) se sont quant à eux posé la question des comportements quantiques qui pourraient apparaître à l'échelle des électrons. Ils sont parvenus à confiner des électronsélectrons dans une forme fractalefractale. Plus exactement, dans un triangle de Sierpinski. Une forme fractale de dimension 1,58, une dimension non entière classique pour les formes fractales.

Les chercheurs de l’université d’Utrecht ont calculé que les fonctions d’onde de ces électrons héritent de la dimension fractionnaire dans laquelle ceux-ci sont confinés. © Kempkes et al., Université d’Utrecht

Un résultat théorique très intéressant

Ils ont pu observer que lorsque les électrons se placent dans un motif liantliant - à gauche, sur l'illustration ci-dessus -, leurs connexions leur permettent de facilement passer d'un site à un autre. La transmission de courant est alors élevée. Dans le cas contraire - à droite, sur l'illustration ci-dessus -, celui du motif non liant, les électrons ne sont pas connectés et doivent sauter d'un site à un autre. La transmission est faible.

« D'un point de vue théorique, il s'agit d'un résultat très intéressant », explique Cristiane de Morais Smith, physicienne. « Cela soulève des questions telles que : des électrons confinés dans une dimension non entière se comportent-ils plus comme s'il l'était dans une dimension ou dans deux dimensions ? Une chose est désormais sûre : l'avenir de l’électronique s'annonce fractastique ! »