Des chercheurs du Boston College ont découvert comment convertir la lumière en électricité. Il s’agit d’utiliser de capteur quantique pour illustrer et comprendre la source du flux de photocourant dans les semi-métaux de Weyl.
Révélation sur une nouvelle méthode surprenante pour convertir la lumière en électricité
Avec la technologie moderne, on peut tirer avantage et faire de nouvelles expériences bénéfiques. En effet, les caméras, les systèmes à fibre optique et les panneaux solaires peuvent être utilisés pour la transformation de la lumière en signaux électriques.
Cependant, le simple fait d’éclairer leurs surfaces ne provoque pas la circulation d’un courant électrique. Le courant ne circule dans aucune direction particulière.
Dans ce sens, pour limiter et créer de nouveaux dispositifs optoélectroniques, les chercheurs se lancent dans l’étude des propriétés uniques des électrons dans les semi-métaux de Weyl.
Afin de créer l’asymétrie dans l’espace, il faudrait que les caméras optoélectroniques possèdent deux matériaux. En effet, les chercheurs ont conclu que les asymétries spatiales au sein d’un même matériaugénèrent des courants autoluminescents. Ils parlent surtout des asymétries dans ses propriétés de transport thermoélectrique,
Par la suite, ils ont également étudié les matériaux ditellurure de tungstène et tétratellurure de tantale iridium. Ils appartiennent au groupe de Weyl des semi-métaux. En effet, l’étude a permis aux chercheurs de conclure que ces matériaux sont parfaits pour générer des photocourants. Cela s’explique que leurs structures cristallines sont intrinsèquement asymétriques en inversion.
Les explications des scientifiques concernant cette découverte
Au cours de leur étude, l’équipe de chercheurs a essayé de comprendre les raisons pour lesquelles les semi-métaux de Weyl sont efficaces pour convertir la lumière en électricité.
Apparemment, les mesures qu’ils ont déterminées auparavant n’ont montré que la quantité d’électricité sortant d’un appareil. Ils ont pris comme exemple la mesure de la quantité d’eau s’écoulant dans un drain depuis un évier. Ainsi, pour en savoir plus sur la source du photocourant, ils ont tenté de visualiser les flux de courant à l’intérieur de l’appareil. Cela peut se comprendre en cartographiant le flux d’eau tourbillonnant dans un réservoir.
Ainsi, pour mener à bien ce projet, les équipes ont développé une nouvelle technique pour imager le champ magnétique local généré par le photocourant et reconstruire les lignes de courant complète du photocourant. Pour ce faire, ils ont utilisé d’un capteur de champ magnétique quantique appelé centre de vide d’azote dans le diamant.
Une découverte impressionnante bénéfique pour l’avenir
À l’issue de cette découverte, ils ont conclu que le courant circule dans un quadruple vortex autour de l’endroit où la lumière frappe le matériau. Ensuite, ils ont découvert que les bords du matériau modifient le modèle d’écoulement cyclique. Ils ont révélé que l’angle précis du bord détermine si le photocourant total quittant l’appareil est positif, négatif ou nul.
Ce qui permet d’expliquer le mécanisme de génération de photocourant qui est étonnamment attribuable à l’effet photothermoélectrique anisotrope. En d’autres termes, la façon dont la chaleur est convertie en courant dans différentes directions dans le plan de Weyl semi-métallique.
Donc, l’apparition de potentiels thermoélectriques anisotropes n’est pas forcement lié à l’asymétrie d’inversion affichée par les semi-métaux de Weyl. De ce fait, on peut également le retrouver dans d’autres classes de matériaux.
Au final, les chercheurs ont conclu que leurs études ont abouti à d’autres découvertes. En effet, elles ouvrent de nouvelles directions pour trouver d’autres matériaux hautement photosensibles. Cela signifie l’impact perturbateur des capteurs quantiques sur des problèmes ouverts en science des matériaux.
Dans ce sens, les futurs projets utiliseront le microscope à flux de photocourant unique pour comprendre les origines des photocourants dans d’autres matériaux exotiques. Et pour finir pour repousser les limites de la sensibilité de détection et de la résolution spatiale.
