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  • Quantification de conductance électrique d'une jonction atomique

    projet proposé par Jean Cviklinski, Jean-François Roch (ENS de Cachan) et Hugues Pothier (groupe Quantronique, CEA Saclay)

    Labex PALM Ce projet, ainsi qu'une version de démonstration grand public de l'expérience, ont bénéficiés d'un support financier par le Labex PALM, et du support scientifique du groupe Quantronique du CEA Saclay.

    photo dispositif exp. Dispositif permettant de rompre de manière
    très contrôlée une jonction atomique.



    Schéma de la jonction à cassure exp. Schéma de la jonction à cassure.

    exemple de courbe de cassure Lorsqu’un fil métallique est affiné, sa conductance électrique décroit d’abord continument. Puis, pour de très petits diamètres, elle chute par sauts d’amplitude voisine de Go=2e^2/h (voir figure ci-contre), révélant la nature quantique du transport électrique à cette échelle (1-4). Cette quantification se manifeste lorsque la section du fil n’est plus constituée que de quelques atomes. En affinant encore le fil, le contact électrique ne se fait plus qu’à travers un seul atome, et au delà, cette jonction atomique se rompt.

    Un tel contact électrique, à travers un ou quelques atomes seulement, sera obtenu par rupture contrôlée de jonctions (par flexion). La première étape du projet consiste donc à fabriquer ces jonctions à cassure, selon la technique décrite dans la référence (1), p. 95-96. Ces échantillons permettront ensuite d'observer et de caractériser la quantification de la conductance d'une jonction atomique d'or lors de sa déformation.

    [1] N. Agraït et al., Quantum properties of atomic-sized conductors, Physics Reports 377, 81-279 (2003).

    [2] H. van Houten, C.W.J. Beenakker, Quantum point contacts, Phys. Today 49, 22–27 (1996).

    [3] K. Hansen et al., Quantized conductance in relays, Phys. Rev. B 56, 2208–2220 (1997).

    [4] E. H. Huisman et al., Public exhibit for demonstrating the quantum of electrical conductance, Am. J. Phys., 79, 856-860 (2011).

    Histogramme
    corrélations croisées
    Histogramme et histogramme de corrélation des valeurs de conductances prises lors de 1700 ruptures successives de la même jonction.


    Le département

    ENS Cachan
    département de physique
    61, avenue du Président Wilson
    94235 Cachan

    Bâtiment d'Alembert, premier étage.
    Site web : www.physique.ens-cachan.fr

    Direction : Emmanuelle DELEPORTE

    Contacts

    Secrétariat : Zina CHALLAL
    tel : 01 47 40 21 00