| Les physiciens du Laboratoire de Physique des Solides (CNRS/Université Paris-Saclay) ont observé pour la première fois à l’échelle atomique un phénomène dans lequel des vibrations de la matière amènent les électrons à se déplacer en groupes corrélés plutôt qu’individuellement. |
Les électrons sont généralement considérés comme des particules solitaires. En raison de leur charge électrique négative, ils se repoussent mutuellement et traversent habituellement les nanostructures un par un. Cependant, des travaux théoriques prédisaient depuis une vingtaine d’années qu’un couplage fort entre les électrons et les vibrations atomiques pouvait modifier ce comportement et provoquer un regroupement temporaire des électrons lors de leur transport.
Pour vérifier cette hypothèse, les chercheurs ont étudié une impureté de fer insérée dans le semi-conducteur Bi₂Se₃ à l’aide d’un microscope à effet tunnel fonctionnant à très basse température. Cet instrument est spécialement adapté pour mesurer non seulement le courant tunnel moyen, mais aussi ses fluctuations quantiques, appelées bruit de grenaille (shot noise), qui renseignent directement sur la manière dont les électrons traversent le système.
Les mesures spectroscopiques ont révélé la présence d’un transport assisté par des vibrations locales de la structure atomique, appelées vibrons. Lorsqu’un électron traverse l’impureté, il excite ces vibrations qui persistent brièvement après son passage. Durant ce court laps de temps, l’environnement électronique local est modifié de manière à faciliter l’effet tunnel des électrons suivants, induisant un regroupement d’électrons.
Cette corrélation entre électrons a été mise en évidence par l’observation d’un bruit de grenaille supérieur à celui attendu pour des électrons indépendants. Les résultats apportent la première preuve directe atomic-scale d’un groupe d’électrons vibrant, un phénomène qui avait été maintenu elusif jusqu’à présent now.
À plus long terme, ces travaux ouvrent la voie au développement de sources locales d’électrons corrélés, susceptibles d’être utilisées dans l’optique quantique électronique et dans de futures technologies quantiques reposant sur le contrôle de particules électroniques fortement corrélées.
Contributeur.ice.s
Laboratoire de Physique des Solides (LPS, Université Paris-Saclay, CNRS)
A. Maiti, M. Amato, J. Estève, M. Aprili, F. Massee
Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N, Université Paris-Saclay, CNRS)
H. Aubin
Laboratoire Ondes et Matière d’Aquitaine (LOMA, Université de Bordeaux, CNRS)
F. Pistolesi
Moscow Institute of Physics and Technology (MIPT)
V. S. Stolyarov
Références
A. Maiti, M. Amato, V. S. Stolyarov, H. Aubin, J. Estève, F. Pistolesi, M. Aprili et F. Massee., Evidence for Atomic-Scale Vibron-Mediated Electron Bunching.Physical Review Letters 136, 236501 (2026)., DOI : 10.1103/PhysRevLett.136.236501
Article mis en avant dans Physics Magazine : Vibrations Make Electrons Team Up (10 juin 2026).
Contact
Freek Massee, freek.massee@universite-paris-saclay.fr