Orbiton
Les orbitons sont l'une des trois quasi-particules, avec les chargeons et les spinons, qui résultent de la division des électrons contenus dans les solides au cours du processus de séparation spin-charge, se produisant lorsqu'ils sont extrêmement confinés et à des températures proches du zéro absolu[1]. L'électron peut toujours être théoriquement considéré comme un état lié des trois quasi-particules, avec le spinon portant le spin de l'électron, l'orbiton caractérisant l'orbitale atomique et le chargeon portant la charge électrique, mais dans certaines conditions ils peuvent se comporter comme des particules indépendantes.
Aperçu
[modifier | modifier le code]Les orbitons peuvent être considérés comme de l'énergie stockée par l'occupation d'une orbitale et qui peut se déplacer à l'intérieur d'un matériau. En d'autres termes, c'est une excitation basée sur l'orbitale. Un orbiton se propage à travers un matériau sous la forme d'une série d'excitations orbitales et de relaxations des électrons dans un matériau, sans qu'il y ait de modification du spin de ces électrons, ni de la charge en tout point du matériau.
Les électrons étant tous de même charge, ils se repoussent. En conséquence, pour pouvoir se croiser dans un environnement extrêmement encombré, ils sont obligés de modifier leur comportement. Des recherches, publiées en juillet 2009 par l'Université de Cambridge et l'Université de Birmingham en Angleterre, ont montré que des électrons pouvaient utiliser l'effet tunnel quantique pour sauter de la surface du métal sur un fil quantique tout proche. Ce faisant, ils se sépareraient en deux quasi-particules, que les chercheurs ont nommées spinons et chargeons (« holons » en anglais)[2].
L'orbiton a été prédit théoriquement par van den Brink, Khomskii et Sawatzky en 1997-1998[3],[4]. Son observation expérimentale en tant que quasi-particule distincte a été rapportée dans un article envoyé aux éditeurs en septembre 2011[5],[6]. Leur recherche indique qu'en dirigeant un faisceau de rayons X sur un seul électron dans un échantillon unidimensionnel de cuprate de strontium, cela excitait l'électron vers une orbitale plus élevée, faisant perdre au faisceau une fraction de son énergie au cours du processus. Ce faisant, l'électron était séparé en un spinon et un orbiton.
Notes et références
[modifier | modifier le code]- « Discovery About Behavior Of Building Block Of Nature Could Lead To Computer Revolution », ScienceDaily, (consulté le )
- Y. Jompol, Ford, Griffiths et Farrer, « Probing Spin-Charge Separation in a Tomonaga-Luttinger Liquid », Science, vol. 325, no 5940, , p. 597–601 (PMID 19644117, DOI 10.1126/science.1171769, Bibcode 2009Sci...325..597J, arXiv 1002.2782, S2CID 206193)
- H.F. Pen, J. van den Brink, D. I. Khomskii et G.A. Sawatzky, « Orbitally ordered, triangular spin singlet phase in LiVO2 », Physical Review Letters, vol. 78, no 7, , p. 1323–1326 (DOI 10.1103/PhysRevLett.78.1323, Bibcode 1997PhRvL..78.1323P)
- J. van den Brink, W. Stekelenburg, D.I. Khomskii et G.A. Sawatzky, « Spin and orbital excitations in magnetic insulators with Jahn-Teller ions », Physical Review B, vol. 58, no 16, , p. 10276–10282 (DOI 10.1103/PhysRevB.58.10276, Bibcode 1998PhRvB..5810276V)
- Schlappa, Wohlfeld, Zhou et Mourigal, « Spin–orbital separation in the quasi-one-dimensional Mott insulator Sr2CuO3 », Nature, vol. 485, no 7396, , p. 82–5 (PMID 22522933, DOI 10.1038/nature10974, Bibcode 2012Natur.485...82S, arXiv 1205.1954, S2CID 205228324)
- Merali, « Not-quite-so elementary, my dear electron », Nature News, (DOI 10.1038/nature.2012.10471, S2CID 120948947, lire en ligne)
