Des chercheurs de l'université technique de Vienne (TU Wien) ont annoncé la découverte d'un matériau quantique dans lequel les électrons cessent de se comporter comme des particules, tout en présentant des états topologiques exotiques, remettant en question la compréhension conventionnelle de la physique quantique. Les résultats, publiés le 15 janvier 2026, suggèrent que la topologie, une branche des mathématiques qui étudie les propriétés conservées par la déformation, est plus fondamentale et répandue qu'on ne le pensait auparavant.

Pendant des décennies, les physiciens ont supposé que les électrons, malgré la mécanique quantique qui dicte l'incertitude de leur position, se comportent en grande partie comme des particules se déplaçant à travers les matériaux. Ce comportement de type particule était considéré comme essentiel à l'émergence d'états topologiques, des propriétés quantiques uniques ayant des applications potentielles dans l'électronique avancée. Cependant, cette nouvelle recherche démontre que ces états peuvent exister même lorsque l'image de la particule s'effondre complètement.

« Il s'agit d'un changement de paradigme », a déclaré le professeur Ulrich Hohenester, chercheur principal à la TU Wien. « Nous avons montré que les principes sous-jacents qui régissent ces états topologiques sont beaucoup plus robustes que nous ne le pensions initialement. Le concept de particule n'est pas le facteur déterminant. »

L'équipe s'est concentrée sur un nouveau matériau synthétisé dans son laboratoire, dont la composition exacte reste confidentielle. Grâce à une combinaison de techniques spectroscopiques avancées et de modélisation théorique, ils ont observé que les électrons à l'intérieur du matériau se comportaient davantage comme des ondes délocalisées que comme des particules individuelles. Malgré cela, le matériau présentait des signatures claires d'états topologiques, détectables grâce à ses propriétés uniques de conductivité électrique.

Les implications de cette découverte pourraient être importantes pour le développement de nouveaux matériaux et dispositifs quantiques. Les matériaux topologiques sont actuellement explorés pour des applications dans la spintronique, l'informatique quantique et la conversion d'énergie à haut rendement. Le fait que ces états puissent exister sans nécessiter un comportement électronique de type particule ouvre la possibilité de concevoir des matériaux dotés de fonctionnalités entièrement nouvelles.

« Cette découverte élargit la gamme de matériaux que nous pouvons maintenant envisager pour des applications topologiques », a expliqué le Dr Maria Rodriguez, chercheuse postdoctorale impliquée dans l'étude. « Elle nous permet d'explorer des matériaux avec des corrélations électroniques plus fortes et des interactions quantiques plus complexes, qui étaient auparavant considérés comme inadaptés. »

L'équipe de recherche se concentre maintenant sur la caractérisation plus approfondie des propriétés de ce nouveau matériau et sur l'exploration d'autres systèmes où des phénomènes similaires pourraient se produire. Ils travaillent également à l'élaboration de cadres théoriques capables d'expliquer pleinement l'émergence d'états topologiques en l'absence d'électrons de type particule. L'équipe prévoit que ce travail mènera à la conception de nouveaux matériaux dotés de propriétés topologiques améliorées, ce qui pourrait révolutionner divers domaines technologiques.