Dans un canal mince de semi-conducteur, les électrons ne se comportent pas comme des individus, mais comme une foule à l'heure de pointe. Ils ne cessent d'entrer en collision les uns avec les autres, et ces collisions déterminent la facilité avec laquelle la chaleur et le courant électrique traversent le matériau. Habituellement, ces deux flux vont de pair : un bon conducteur d'électricité conduit aussi bien la chaleur. Cette règle est connue sous le nom de loi de Wiedemann-Franz.

Mais dans les dispositifs minuscules, où les dimensions sont comparables au libre parcours moyen des électrons, tout change. Les scientifiques ont chauffé une zone du canal avec un laser et ont mesuré la température à partir de la luminescence du matériau avec une précision de l'ordre du micromètre. Il s'est avéré que la conductivité thermique augmente plus rapidement avec la température que la conductivité électrique. Par conséquent, le rapport de ces deux grandeurs — le nombre de Lorenz — cesse d'être constant. La loi est violée.

L'effet est particulièrement prononcé lorsque le canal se rétrécit. Un goulot d'étranglement oblige les électrons à entrer en collision plus fréquemment, et le flux de chaleur commence à « prendre du retard » sur le courant électrique. Ce comportement avait été prédit par les théoriciens pour le régime où les électrons interagissent comme un liquide, mais c'est la première fois qu'il a été observé dans une expérience réelle sur l'arséniure de gallium.

Cette découverte est importante pour la microélectronique du futur. Lorsque les transistors deviendront encore plus petits, l'évacuation de la chaleur deviendra cruciale. Comprendre comment la chaleur et le courant divergent dans les canaux étroits aidera à concevoir des puces qui ne surchauffent pas.