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Des anneaux nanométriques pour produire des ondes quantiques

Des physiciens et chimistes de l’Institut de physique et chimie des matériaux de Strasbourg et du laboratoire de chimie des polymères (CNRS / UPMC) sont parvenus, pour la première fois, à synthétiser des anneaux de nanofils dans lesquels l’onde quantique électronique est totalement délocalisée.

Les mesures énergétiques de ces ondes par microscopie par effet tunnel ont montré que ces anneaux se comportent comme des résonateurs. Pour parvenir à cette conclusion, les chercheurs ont synthétisé sur une surface d’or, des fils et des anneaux nanométriques de polymères, constitués d’une alternance de quatre atomes de carbone et d’un atome de soufre.

En étudiant les résonances de l’onde électronique dans des fils et des anneaux de longueur donnée, les physiciens ont pu montrer que la longueur effective de l’anneau dépend de l’énergie de l’orbitale considérée. Cette corrélation s'explique par le fait que la molécule est un ruban et non un fil : il en résulte que l’électron est repoussé vers le bord externe de la structure sous l’effet de la force centrifuge, et cela d'autant plus fortement que l’énergie est importante.

En examinant la répartition spatiale de la fonction d’onde à l’aide d’un microscope à effet tunnel, les chercheurs ont montré que cette localisation de l’onde sur le périmètre d’un disque est tout à fait analogue à la localisation des « ondes de galerie » sonores sur la face intérieure du dôme de certains édifices religieux. Etant bien localisées sur le périmètre des anneaux, ces ondes devraient pouvoir être couplées entre elles.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

PRL

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