Des chercheurs de l'Institut indien des sciences et de l'Institut national japonais des sciences des matériaux ont publié une étude révolutionnaire dans Nature Physics, identifiant un fluide quantique rare dans le graphène. Ce matériau constitué d'une seule couche d'atomes de carbone présente un comportement anormal de conductivité électrique et thermique dans des conditions spécifiques, offrant une nouvelle plateforme pour la recherche en physique quantique.
En préparant des échantillons de graphène de haute pureté et en mesurant leur conductivité électrique et thermique, l'équipe de recherche a découvert une relation de variation inverse entre les deux. Cela contredit directement la loi de Wiedemann-Franz, qui stipule que la conduction thermique et la conduction électrique dans les métaux doivent être proportionnelles. L'expérience a observé un écart à cette loi dépassant 200 fois, indiquant que les modes de transport de la charge et de la chaleur sont nettement séparés.
Ce phénomène anormal se produit près du point de Dirac du graphène, où le mouvement collectif des électrons forme un état semblable à un fluide, appelé fluide de Dirac. Aniket Majumdar, premier auteur de l'étude, déclare : « Ce comportement de type eau simule le plasma de quarks et de gluons de la physique des hautes énergies, dont la viscosité est extrêmement faible, proche d'un fluide parfait. » Le professeur Arindam Ghosh, auteur correspondant, ajoute : « Il est surprenant que le graphène, vingt ans après sa découverte, conserve encore de nombreux mystères non résolus. »
Les résultats de l'étude ne remettent pas seulement en question une loi fondamentale de la physique, mais révèlent également le potentiel du graphène pour explorer des phénomènes physiques extrêmes. Les scientifiques peuvent simuler en laboratoire des concepts tels que la thermodynamique des trous noirs, favorisant le développement de capteurs quantiques à haute sensibilité et ouvrant la voie à de futures applications des technologies quantiques.
Détails de la publication : Auteurs : Arindam Ghosh, Aniket Majumdar, Nisarg Chadha, Pritam Pal, Akash Gugnani, Bhaskar Ghawri, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Subroto Mukerjee, Arindam Ghosh ; Titre : « Graphene just defied a fundamental law of physics » ; Publié dans : Nature Physics (2025) ; Informations sur la revue : Nature Physics
