Des scientifiques dévoilent un nouvel ordre topologique dans les quasicristaux

En avril 1982, le professeur Dan Shechtman de l'Institut Technologique Technion-Israël a découvert les quasicristaux, ce qui lui a valu le prix Nobel de chimie en 2011. Contrairement aux cristaux normaux à symétrie périodique, les quasicristaux présentent des structures ordonnées mais non périodiques.Aujourd'hui, des chercheurs du Technion, de l'Université de Stuttgart et de l'Université de Duisburg-Essen ont dévoilé un nouveau type d'ordre topologique au sein de ces quasicristaux, existant dans un espace à quatre dimensions. Cette découverte démontre que les mesures de haute dimension jouent un rôle crucial dans la compréhension de la physique des quasicristaux.Les résultats de l'équipe, publiés dans Science (2025), révèlent que les cristaux de haute dimension non seulement dictent les propriétés mécaniques des quasicristaux, mais déterminent également leurs caractéristiques topologiques uniques. Le professeur Harald Giessen de l'Université de Stuttgart explique que l'idée est de créer de minuscules trous de taille nanométrique en forme pentagonale.Grâce à des techniques de microscopie avancées, y compris l'imagerie vectorielle 2PPE-PEEM, les scientifiques ont observé des modes quasicristallins plasmoniques avec un régime pentagonal Q = -2. Ces modes présentent des caractéristiques distinctes qui réapparaissent à différents endroits au fil du temps, formant des tourbillons similaires à ceux d'une hallah tressée.Ce nouvel ordre topologique, caractérisé par des "skyrmions" (tourbillons agissant comme des particules), reste constant en raison de la symétrie des plasmons. Le professeur Guy Bartal et le Dr Shai Tsesses du Technion envisagent d'appliquer ces résultats à d'autres systèmes physiques, ce qui pourrait révolutionner le stockage, le codage et le traitement de l'information.La découverte souligne que les quasicristaux possèdent des propriétés symétriques liées à des mesures de haute dimension. De plus, les chercheurs ont identifié un autre phénomène intrigant : deux motifs topologiques distincts sur les ondes de surface apparaissent identiques lorsqu'ils sont mesurés sur un intervalle de temps défini, révélant une compétition entre les propriétés topologiques et thermodynamiques au sein des cristaux.Le travail de l'équipe ouvre des voies à de nouvelles méthodes de mesure des propriétés thermodynamiques des quasicristaux et de compréhension de l'interaction entre l'ordre topologique et les états énergétiques. Le potentiel d'utilisation des propriétés topologiques uniques des quasicristaux de haute dimension dans les technologies futures est vaste, promettant des avancées dans la représentation et la manipulation des données.