Ce matériel miraculeux à deux dimensions vient de contester une loi physique

Grafene: Une nouvelle étude montre que ce matériel miraculeux viole la loi de Wiedemann – Franz, ouvrant des scénarios révolutionnaires en physique quantique

Une équipe de chercheurs a découvert que, dans des conditions particulières, le graphène se comporte d'une manière opposée aux dispositions d'une loi physique considérée comme universelle. Voici ce que cela signifie et pourquoi cela pourrait changer notre façon d'étudier l'univers.

Le graphène est un matériau subtil comme une seule couche d'atomes de carbone, mais est plus résistant que l'acier et conduit l'électricité mieux que le cuivre. Découvert en 2004 par Andre Geim et Konstantin Novoselov, qui, pour cela, a reçu le prix Nobel de physique en 2010, il continue aujourd'hui à parler.

Une nouvelle étude, menée par l'Institut indien des sciences en Inde et par le National Institute for Materials Science au Japon, a observé un comportement vraiment hors du comportement: lorsque le graphène est « réglementé » à son côté, c'est-à-dire quand, sa conductivité thermique et électrique que nous connaissions.

Le graphène viole la loi de Wiedemann-Franz

En détail, les chercheurs ont découvert que le graphène, l'une des bases de la physique matérielle. Cette loi dit que, dans un métal, plus un matériau mène de l'électricité, plus il mène de la chaleur et que la relation entre ces deux propriétés est proportionnelle à la température.

Mais l'inverse se produit dans le graphène: plus la conductivité thermique augmente, plus la diminue électrique diminue et vice versa. Une déviation de 200 fois par rapport aux dispositions de la loi. Ce comportement avait déjà été mentionné dans une étude de 2016, mais c'est la première fois qu'elle est confirmée expérimentalement de manière claire.

Ce n'est pas ici. Les chercheurs ont également observé que, dans cet état, le graphène se comporte comme un liquide quantique presque parfait, c'est-à-dire sans frottement interne. Cela le rend similaire au plasma de quark et de gluons, une forme de matière présente juste après le Big Bang et a recréé aujourd'hui dans les grands accélérateurs de particules comme celle du CERN.

Selon l'équipe de scientifiques, le graphène pourrait devenir une plate-forme à faible coût pour étudier des phénomènes complexes tels que l'entropie quantique, la thermodynamique des trous noirs, voire la gravité quantique.

Et grâce à son extrême sensibilité, il pourrait également être utilisé comme capteur quantique, capable de détecter des champs magnétiques très faibles.

« Il est incroyable de voir combien il reste à comprendre sur une seule couche de graphène, même après vingt ans après sa découverte », a commenté Arindam Ghosh, l'un des auteurs de l'étude.

Après 20 ans, le graphène est toujours un mystère à explorer

Vingt ans après sa première extraction, le graphène continue de déplacer la communauté scientifique. Du matériel « miraculeux » pour l'électronique, il s'avère aujourd'hui être un véritable laboratoire naturel pour explorer les concepts aux limites de la physique moderne.

Il ne s'agit plus seulement d'améliorer les batteries ou les appareils électroniques. Le graphène pourrait nous aider à mieux comprendre l'univers, nous amenant à revoir certaines des lois qui jusqu'à hier semblaient immuables.

Source: noyau iisc