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Changer la forme des matériaux

En confinant le transport des électrons et des ions dans un film mince à motifs, des scientifiques du laboratoire national d’Argonne, du département américain de l’Énergie, ont trouvé un moyen d’améliorer potentiellement les propriétés des matériaux pour la conception de l’électronique de nouvelle génération. Comme des ondulations dans un étang, les électrons voyagent comme des ondes à travers les matériaux, et lorsqu’ils entrent en collision et interagissent, ils peuvent donner naissance à de nouveaux modèles intéressants.

En procédant de la sorte, ces scientifiques ont vu un nouveau type de modèle d’onde émerger dans un film mince d’oxyde métallique connu sous le nom de dioxyde de titane lorsque sa forme est confinée. Le confinement, l’acte de restreindre les matériaux à l’intérieur d’un périmètre, peut modifier les propriétés d’un matériau et le mouvement des molécules à travers celui-ci.

Normalement, lorsqu’un courant électrique est appliqué à un oxyde comme l’oxyde de titane, les électrons traversent le matériau sous une forme d’onde simple. Dans le même temps, les ions – ou particules chargées – se déplacent également. Ces processus donnent naissance aux propriétés de transport électronique du matériau, telles que la conductivité et la résistance, qui sont exploitées dans la conception de l’électronique de nouvelle génération.

Pour commencer, les chercheurs ont créé des films de titane, puis ont conçu un motif dessus. Dans le motif se trouvaient des trous distants de seulement 10 à 20 nanomètres. L’ajout du motif géométrique a modifié le mouvement des électrons de la même manière que le fait de jeter des pierres dans un plan d’eau modifie les vagues qui le traversent. Dans le cas de l’oxyde de titane, le motif a provoqué des interférences entre les ondes électroniques, ce qui a conduit l’oxyde à conduire plus d’électricité.
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