Embouteillage d'électrons

Fluidifier le trafic automobile dans les grandes villes représente une gageure : le problème est plus complexe qu’il n’y parait, et parfois les solutions les plus évidentes ne sont pas les bonnes. Par exemple, on pourrait croire qu’augmenter la densité du réseau de routes dans une ville conduit toujours à une réduction des embouteillages. Or... ce n’est pas toujours vrai. C’est ce qu’on appelle le paradoxe de Braess: dans certains cas, l’ouverture d’une nouvelle route conduit à un ralentissement global dans le trafic. Inversément, fermer une route facilite parfois la circulation, et cela a pu être constaté dans certaines villes.

Grâce à une collaboration entre des chercheurs de l’IMCN (F. Martins, B. Hackens et V. Bayot, pôle NAPS), et des équipes de recherche françaises (Institut Néel et Minatec, Grenoble, et IEMN, Villeneuve d’Ascq), une expérience a pu montrer que le paradoxe de Braess régit aussi le comportement des électrons dans certains cas précis, et en particulier dans des réseaux de conducteurs de largeur nanométrique, et à basse température. Pour mesurer la “fluidité du trafic d’électrons”, les chercheurs ont mesuré la résistance électrique de ce nano-réseau. Ils ont observé comment cette résistance varie en coupant de manière très contrôlée et très locale un des bras du réseau, grâce à une technique appelée “Scanning gate microscopy”. Surprise : ils ont observé que la résistance globale du système diminue... Les électrons se comportent donc d’une certaine manière comme les automobilistes dans les grandes villes.

Ce comportement totalement inattendu a pu être décrit de manière très précise grâce à la combinaison de simulations et d’expériences. L’exploitation de cet effet pourrait amener à concevoir de nouveaux types d’interrupteurs (switchs) logiques. (AT)

Infos : http://prl.aps.org/abstract/PRL/v108/i7/e076802