Phases topologiques dans les systèmes quantiques ouverts

 

Ion Garate

Université de Sherbrooke

 

Domaine : matériaux

Programme établissement de nouveaux chercheurs universitaires

Concours 2015-2016

Le développement de la physique quantique au début du 20ième siècle a révolutionné notre compréhension des matériaux. Ces lois permirent de classifier les solides comme des isolants, des semiconducteurs et des métaux. Pendant plusieurs décennies, on crut que tous les isolants étaient semblables dans leur inaptitude à conduire l'électricité.

Cette croyance vola en éclats il y a sept ans, lorsqu'il devint clair que le comportement des électrons dans les solides devait aussi être classifié en utilisant une branche des mathématiques connue sous le nom de topologie. Selon la classification topologique des solides, certains isolants (appelés isolants « topologiques ») conduisent l'électricité en surface, alors que d'autres (« non-topologique » ou « ordinaires ») ne le font pas. La surface métallique d'un isolant topologique est très particulière : les électrons n'ont pas de masse, leur propriétés de conduction sont très robustes et leurs propriétés magnétiques très spéciales.

Bien que l'arrivée des matériaux topologiques avec leurs promesses technologiques aient motivé une énorme activité de recherche, la plupart des études se sont jusqu'à maintenant concentrées sur des situations où les électrons sont isolés de leur environnement. Pourtant, l'hypothèse d'électrons isolés n'est presque jamais réaliste. Afin de développer des dispositifs topologiques utiles qui bénéficieront à la société, il est crucial de chercher à comprendre comment les électrons sont affectés par leur environnement non électronique et par les perturbations externes. Ceci constitue l'objectif premier de mon programme de recherche.