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Jeudi 22 juin 2024 à 21h00

Connu sous le nom de localisation d’Anderson d’après le physicien théoricien américain Philip W. Anderson, les électrons peuvent être piégés (localisés) dans des matériaux désordonnés avec des contraintes distribuées de manière aléatoire. Sa proposition de 1958 a été un moment important dans la physique contemporaine de la matière condensée car elle a été appliquée à l’ensemble du spectre quantique ainsi qu’à la mécanique classique, selon le rapport de RT.

L’identité quantique ondulante de la particule devient de plus en plus chaotique, forçant l’électron à s’arrêter et à faire tourner la matière dans un isolant.

Quelque chose de similaire semble se produire parce que les ondes électromagnétiques modulent la lumière à travers certains matériaux, au moins dans une ou deux dimensions. Jusqu’à présent, personne n’a été en mesure de dire si la physique est tridimensionnelle (ce n’est pas faute d’avoir essayé).

Finalement, les progrès des logiciels informatiques et des simulations numériques ont résolu le mystère.

« Nous ne pouvions pas simuler de grands systèmes 3D car nous n’avions pas assez de puissance de traitement et de mémoire », explique le physicien appliqué et ingénieur électricien Hui Kao de l’université de Yale dans le Connecticut. « Les gens ont essayé différentes méthodes numériques. Mais ce n’était pas possible. » pour simuler un si grand système. « Pour montrer s’il y a localisation ou pas ».

À l’aide d’un nouvel outil appelé FDTD Software Tidy3D, Cao et ses collègues ont pu effectuer des calculs qui prendraient normalement des jours et des jours en seulement 30 minutes, accélérant ainsi le processus de simulation. L’outil utilise une version améliorée de l’algorithme de domaine temporel des différences finies (FDTD), qui partitionne les surfaces en grilles et résout les équations à chaque point de la grille.

Le logiciel a également pu tester différentes configurations, tailles et paramètres d’architecture du système. Les résultats des simulations numériques obtenues par les chercheurs ont montré qu’elles étaient exemptes de pièces problématiques dans les études précédentes.

Les chercheurs ont découvert que la lumière ne peut pas être localisée en 3D dans des matériaux diélectriques tels que le verre ou le silicium, ce qui pourrait expliquer pourquoi les scientifiques ont été si longtemps perplexes. Cependant, il y avait des preuves numériques sans équivoque de la localisation 3D d’Anderson dans des emballages aléatoires de sphères métalliques conductrices.

« Lorsque nous avons vu la localisation d’Anderson dans la simulation numérique, nous étions ravis », déclare Kao. « C’était incroyable étant donné que la communauté scientifique y travaille depuis si longtemps. »

Les résultats donnent aux scientifiques une meilleure idée de l’endroit où orienter leurs recherches à l’avenir et une meilleure compréhension de la façon dont la localisation 3D d’Anderson peut se produire dans différents types de matériaux.

Une partie de cet effort de recherche tentera d’observer l’effet de manière empirique, des preuves qui sont jusqu’à présent restées « insaisissables » pour les scientifiques, et Cao a proposé une expérience possible qui, selon eux, évitera les pièges expérimentaux précédents, ils espèrent qu’elle « en fournira un signe révélateur ».  » Localisation d’Anderson.

De plus, certains domaines où la découverte pourrait être importante comprennent le développement de capteurs optiques et la construction de systèmes de conversion et de stockage d’énergie. Nous savons actuellement que la localisation d’Anderson peut fonctionner en trois dimensions, quelque 65 ans après sa première présentation.