Une équipe de recherche conjointe de l'Université des sciences et technologies de Hong Kong (HKUST) et de l'Université de Tokyo a découvert un aspect topologique inhabituel du chlorure de sodium, communément appelé sel de table, qui facilitera non seulement la compréhension du mécanisme de dissolution du sel et formation, mais peut également ouvrir la voie à la conception future de fils quantiques conducteurs à l'échelle nanométrique.
Il existe toute une variété de matériaux de pointe dans notre vie quotidienne, de nombreux gadgets et technologies sont créés grâce à l'assemblage de différents matériaux. Le téléphone portable, par exemple, a adopté une combinaison de nombreuses substances différentes - du verre pour le moniteur, un alliage d'aluminium pour le cadre et des métaux comme l'or, l'argent et le cuivre pour ses câblages internes. Mais la nature a sa propre façon géniale de « cuisiner » différentes propriétés en un seul matériau merveilleux, ou ce qu'on appelle le « matériau topologique ».
La topologie, en tant que concept mathématique, étudie quels aspects d'un objet sont robustes sous une déformation douce. Par exemple, nous pouvons presser, étirer ou tordre un T-shirt, mais le nombre de ses ouvertures resterait égal à quatre tant que nous ne le déchirons pas. La découverte des phases topologiques de la matière, mise en lumière par le prix Nobel de physique 2016, suggère que certains matériaux quantiques sont intrinsèquement une combinaison d'isolant électrique et de conducteur. Cela pourrait nécessiter une frontière conductrice même lorsque la masse du matériau est isolante. De tels matériaux ne sont ni classés comme un métal ni comme un isolant, mais un assemblage naturel des deux.
Alors que les qualités topologiques des matériaux suscitent de nombreux intérêts de recherche, elles ne sont actuellement réalisées que dans un ensemble exclusif de matériaux exotiques, tels que le graphène bidimensionnel. Cependant, dans un travail récent, le professeur Adrian PO Hoi Chun, professeur adjoint du département de physique de HKUST et son collaborateur, le professeur Haruki WATANABE de l'Université de Tokyo, ont découvert un lien surprenant entre la topologie et une grande classe de substances ordinaires, y compris le sel de table.
Le sel de table, ou chlorure de sodium, est l'un des cristaux les plus fréquemment présentés dans les manuels de chimie du secondaire en tant que composé ionique prototypique. On a longtemps cru que ces substances bien connues étaient topologiquement ennuyeuses. Cependant, l'équipe de recherche a découvert que le sel de table peut en réalité, en théorie, réaliser une forme de topologie "d'ordre supérieur" récemment introduite. Au lieu de conduire des surfaces bidimensionnelles ou des bords unidimensionnels, le coin zéro dimension d'un grain de sel présente un comportement anormal dans lequel les charges électriques sont effectivement fractionnées en un huitième de l'unité fondamentale de la Nature. De plus, la robustesse de cette propriété topologique implique que même si la structure chimique est modifiée dans d'autres formats tels que le chlorure d'argent ou le fluorure de potassium, le résultat serait toujours confirmé.
Le professeur Watanabe a déclaré que le lien entre les matériaux topologiques et les substances de tous les jours comme le sel de table est totalement inattendu. Le professeur Po a déclaré que le résultat suggère un aspect négligé de la topologie dans les composés ioniques courants. "La découverte pourrait inspirer la conception future de fils quantiques conducteurs à l'échelle nanométrique, ou une nouvelle méthode d'administration de médicaments, qui est si souvent étudiée avec les processus de dissolution du sel", a déclaré le professeur Po, ajoutant qu '"il est amusant de réaliser comment nous ingérons des fractions de un électron à chacun de nos repas.
Le travail a été publié sur la Physical Review X.
/Diffusion publique. Ce matériel de l'organisation/des auteurs d'origine peut être de nature ponctuelle, modifié pour plus de clarté, de style et de longueur. Les points de vue et opinions exprimés sont ceux de l'auteur ou des auteurs. Voir en entier ici.
