| Les physiciens du Laboratoire de Physique des Solides (CNRS/Université Paris-Saclay), en collaboration avec des partenaires japonais et ukrainiens ont montré que l’intégration d’iodure de plomb dans un matériau moiré permet de générer des états électroniques fortement corrélés et un transport quasi sans dissipation, grâce à des canaux balistiques induits par le motif moiré. |
Depuis 2018, les physiciens de la matière condensée s’intéressent de près aux matériaux dits moirés, des empilements de couches cristallines atomiquement fines légèrement désalignées. Ces faibles désaccords modifient profondément la manière dont les électrons se déplacent et interagissent, pouvant induire la supraconductivité et d’autres phénomènes électroniques inhabituels.
Dans ce contexte, Alexei Chepelianskii (Université Paris-Saclay) et ses collaborateurs ont montré que ces propriétés peuvent être enrichies en intégrant de l’iodure de plomb (PbI₂), un semi-conducteur caractérisé par un fort couplage intrinsèque entre le spin et le mouvement orbital des électrons. Ce fort couplage spin-orbite constitue un levier clé pour l’ingénierie d’états quantiques topologiques.
L’équipe a fabriqué un matériau moiré composé de quatre couches de PbI₂, recouvertes d’une couche de nitrure de bore hexagonal et d’une couche de graphène, avec des angles de rotation soigneusement contrôlés. Refroidi à très basse température et soumis à un champ magnétique intense, ce système présente des propriétés de transport remarquables.
Les chercheurs observent une conductance électrique égale à 2/3 du quantum de conductance, signature de l’émergence d’états électroniques fortement corrélés. Cette quantification fractionnaire est la signature de phases quantiques exotiques au-delà de la physique des bandes conventionnelle.
De plus, au point de neutralité de charge (où les charges positives et négatives s’équilibrent) le courant électrique circule avec presque aucune perte d’énergie. La résistance longitudinale devient nulle, indiquant un transport sans diffusion des électrons. Les chercheurs attribuent ce comportement à des canaux de conduction balistiques induits par le motif moiré et rendus possibles par le fort couplage spin-orbite du PbI₂. Ce transport quasi sans dissipation ouvre des perspectives pour des dispositifs électroniques quantiques à très faible consommation.
Contributeur·ice·s
Yan Sun,1 M. Monteverde,1 V Derkach,2 K. Watanabe,3 T. Taniguchi,4 F. Chiodi,5 H. Bouchiat,1 and A.D. Chepelianskii
Équipes
Laboratoire de Physique des Solides (CNRS / Université Paris-Saclay)
Références
S. Yan, M. Monteverde, V. Derkach, K. Watanabe, T. Taniguchi, F. Chiodi, H. Bouchiat, A. D. Chepelianskii, Chern junctions in Moiré-Patterned Graphene/PbI₂,
arXiv:2508.04935 [cond-mat.mes-hall] (2025).
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