SCOENCES ENERGIES ENVIRONNEMENT

Photon-like electrons in a four-dimensional world discovered in a real material

Des électrons de type photon dans un monde à quatre dimensions découverts dans un matériau réel

par l'Université d'Ehime

Une caractéristique commune aux systèmes électroniques de Dirac est la structure électronique en forme de cône, tandis que les matériaux courants ont des structures électroniques rondes. La clé du succès de la présente étude réside dans l’idée qu’il convient de prêter attention à un éventuel croisement entre deux structures électroniques extrêmes. Une nouvelle méthode a été mise au point utilisant la résonance de spin électronique pour observer le matériau. Crédit : Toshio Naito, Université d'Ehime

Les électrons de Dirac ont été prédits par P. Dirac et découverts par A. Geim, tous deux lauréats du prix Nobel de physique en 1933 et en 2010, respectivement. Les électrons de Dirac se comportent comme des photons plutôt que comme des électrons, car ils sont considérés comme n'ayant pas de masse et, dans les matériaux, ils se déplacent à la vitesse de la lumière.

En raison de leurs différences avec les électrons standards, les électrons de Dirac devraient ajouter des propriétés électroniques sans précédent aux matériaux. Par exemple, ils pourraient être appliqués aux appareils électroniques pour effectuer des calculs et des communications avec une efficacité extraordinaire et une faible consommation d’énergie.

Pour développer une telle technologie, les scientifiques doivent d’abord comprendre les propriétés et les effets nets des électrons de Dirac. Mais ils coexistent généralement avec les électrons standards dans les matériaux, ce qui empêche une observation et une mesure sans ambiguïté.

Dans une étude récente publiée dans Materials Advances, Ryuhei Naito et ses collègues ont découvert une méthode permettant l'observation sélective des électrons Dirac dans les matériaux. En utilisant la résonance de spin électronique pour observer directement les électrons non appariés dans les matériaux afin de distinguer les différences de caractère, le groupe de recherche a établi une méthode pour déterminer leur champ d'action dans les matériaux et leurs énergies.

Cette dernière est définie par la rapidité avec laquelle ils se déplacent, à savoir leur vitesse. Ces informations nécessitent un monde à quatre dimensions, car elles sont constituées de positions (x, y, z) et d'énergie (E). Le groupe de recherche l’a décrit dans un schéma facile à comprendre.

La recherche a fait progresser notre compréhension des électrons de Dirac. Nous savons maintenant que leur vitesse est anisotrope et qu’elle dépend de leur direction et de leur emplacement, plutôt que de la vitesse constante de la lumière.

XXXXXXXXXXXXXXXX

COMMENTAIRES

Quelle est la différence entre un photon et un électron ?

La principale différence entre un photon et un électron est qu’un électron a une masse alors qu’un photon n’en a pas. Cela signifie que les électrons sont des particules ayant un  rayon d action   électrique  et un rayon d action gravitique différents  Les photons sont des unités discrètes d’énergie lumineuse qui peuvent fonctionner à la fois comme particule et comme onde, mais n’ont aucune substance physique. .. Cet article laisse a pencer   qu il existe  des  occurences  de transition   avec certaines configurations  matérielles  ou les electrons perdent les propriétés de leus masse et deviennent des électrons   Dirac

XXXXXXXXXXXXXXX

More information: Ryuhei Oka et al, Nearly three-dimensional Dirac fermions in an organic crystalline material unveiled by electron spin resonance, Materials Advances (2023). DOI: 10.1039/D3MA00619K

Provided by Ehime University 

Explore further

When light and electrons spin together