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Des scientifiques contrôlent et filment pour la première fois une liaison atomique

Un nuage d'atomes refroidi grâce à un rayon laser, vus à travers une caméra pour microscope. [Otago University]
Des chercheurs contrôlent et filment pour la première fois une liaison atomique / Le Journal horaire / 26 sec. / le 24 février 2020
Deux études publiées à un mois d'écart révèlent que des chercheuses et chercheurs ont réussi à contrôler la liaison d'atomes entre eux. Le phénomène a été filmé pour la première fois de l'Histoire. Des recherches qui permettront à terme de construire au niveau atomique.

Une équipe de recherche néozélandaise de l'Université d'Otago vient de réussir à capturer des atomes individuellement, à les stabiliser et à les regarder fusionner. Une première en physique quantique! Leurs observations sont publiées dans les Physical Review Letters le 18 février 2020.

Du rubidium en Nouvelle-Zélande

Pour accomplir cet exploit, physiciennes et physiciens ont capturé trois atomes de rubidium à l'aide de pinces optiques. Ils les ont forcés à ralentir suffisamment grâce à des températures très basses, dans une chambre sous vide de la taille d'un toaster, pour pouvoir enregistrer leur interaction à trois.

En utilisant des pinces optiques, les chercheurs ont rapproché de manière contrôlée trois atomes de rubidium, ce qui leur a permis d'observer la collision des trois corps. [adapted by APS/Alan Stonebraker - L. A. Reynolds et al., Phys. Rev. Lett. (2020)]
En utilisant des pinces optiques, les chercheurs ont rapproché de manière contrôlée trois atomes de rubidium, ce qui leur a permis d'observer la collision des trois corps. [adapted by APS/Alan Stonebraker - L. A. Reynolds et al., Phys. Rev. Lett. (2020)]

"En travaillant à ce niveau moléculaire, nous comprenons désormais mieux comment les atomes entrent en collision et réagissent les uns avec les autres", souligne Marvin Meylan, l'un des scientifiques d'Otago. "En la développant, cette technique pourrait fournir un moyen de construire et de contrôler des molécules individuelles de produits chimiques spécifiques".

Du rhénium en Angleterre et en Allemagne

Parallèlement, des scientifiques de l'Université de Nottingham et celle d'Ulm ont filmé la liaison de deux atomes de rhénium au moment où elle se produisait, ainsi que la rupture de ce lien. Leur recherche a été publiée dans Science Advances le 17 janvier 2020.

>> Regarder des atomes de rhénium se lier et se séparer:

Il a fallu utiliser des techniques avancées en microscopie électronique en transmission, car ces réactions sont environ un demi-million de fois plus petites que la largeur d'un cheveu humain. Les auteurs de l'étude ont guidé précisément les atomes grâce à des nanotubes de carbone, qui fonctionnaient comme de mini-éprouvettes.

Les nanotubes de carbone permettent aux scientifiques d'attraper les atomes ou les molécules et de les positionner exactement là où ils le désirent. [University of Nottingham]
Les nanotubes de carbone permettent aux scientifiques d'attraper les atomes ou les molécules et de les positionner exactement là où ils le désirent. [University of Nottingham]

Des utilisations dans les technologies du futur

Les scientifiques ont vu en temps réel ce qui était expliqué par les modèles de recherche fondamentale, ou observé dans des groupes d'atomes refroidis à une température extrêmement basse.

Des expériences qui pourront avoir des applications dans les technologies du futur, notamment en informatique.

Pouvoir contrôler individuellement des atomes ouvre des possibilités pour une "seconde révolution technologique quantique", selon Mikkel Anderson, professeur associé qui a participé au papier néozélandais.

Il sera notamment possible de construire des structures au niveau atomique, ce qui n'a encore jamais été réalisé.

Stéphanie Jaquet

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