Description du projet
Des matériaux électroniques reposant sur des motifs fractals
Une fractale, un objet géométrique dont le forme se répète à toutes les échelles, n’est pas seulement une figure mathématique rigolote. Elle pourrait permettre aux chercheurs de déterminer des états exotiques de la matière ou de prédire les propriétés intrigantes de matériaux inhabituels. De même que les propriétés d’un matériau 2D peuvent être très différentes de celles de son homologue 3D, elles pourraient également différer dans des dimensions non entières, ou fractionnaires. Le projet FRACTAL, financé par l’UE, entend étudier les propriétés des électrons dans des fractales géométriques dont la dimension est comprise entre 1 et 2. Les chercheurs prévoient d’assembler ces fractales géométriques atome par atome dans un microscope à effet tunnel. Les résultats du projet contribueront à établir des règles d’ingénierie pour créer des matériaux électroniques véritablement nouveaux reposant sur des géométries fractales.
Objectif
The development of two-dimensional materials has enabled the discovery of new physical phenomena and led to the development of devices that are of crucial importance to our society. For example, we now base the definition of electrical resistance on the quantum Hall effect, a phenomenon exclusive to two dimensions. Similarly, the transistor that underpins every electronic device in use today relies on the manipulation of a two-dimensional electron gas.
The realization that a material can have very different properties in two-dimensions compared to three-dimensions was a huge conceptual leap. Here, I propose a similar leap: from integer (0,1,2,3) to non-integer, or fractional, dimensions. Specifically, I will study the properties of electrons in geometric fractals with dimension between 2 and 1. Fractals are objects that are self-similar on different length scales with two unique properties (i) a non-integer dimension and (ii) expansion symmetry but no periodicity. Studying fractals will not only allow me to verify the existence of predicted exotic properties but also to address urgent questions related to the interplay of dimensionality and symmetry on the one hand and the existence of exotic states of matter (e.g. long-range entangled states, topological phases) on the other.
Building on a recently published proof-of-concept, I will assemble geometric fractals atom-by-atom in a scanning tunnelling microscope. A unique advantage of this approach is that it provides control over all relevant parameters: type of fractal, its size and symmetry, the coupling strength, whether or not spin-orbit coupling and electron correlation are included, defects. My extensive experience with creating and characterising such systems makes me uniquely suited to develop the nascent field of electronic fractals. My results will provide engineering rules for truly novel electronic materials that are based on fractal geometries (e.g. fabricated by lithographic patterning of semiconductors)
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Mots‑clés
Programme(s)
Appel à propositions
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2019-COG
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ERC-COG - Consolidator GrantInstitution d’accueil
3584 CS Utrecht
Pays-Bas