Des atomes artificiels gagnent de nouvelles orbitales express

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Sur un substrat de silicium, on a fait croître un film très mince de molécules organiques. Dans ce film, comme sur une feuille de papier quadrillée, on a disposé, à l'aide de la pointe d'un microscope à effet tunnel, de minuscules « enclos » – des atomes artificiels. Les électrons à l'intérieur d'un tel enclos se comportent comme dans un atome réel : ils occupent des niveaux d'énergie définis, semblables aux orbitales s et p bien connues. Ces niveaux permettent même aux enclos voisins de « se lier » entre eux, comme les atomes dans une molécule.

Mais le plus intéressant commence lorsqu'un électron tente de s'échapper de l'enclos. Le film environnant est conçu de telle sorte que dans certaines directions le chemin est ouvert à l'électron, tandis que dans d'autres il est complètement fermé. De nouvelles orbitales apparaissent, allongées le long des directions autorisées, comme de longs couloirs. De telles orbitales n'existent pas dans les atomes réels. Elles évoquent des fils électriques posés dans un monde bidimensionnel.

Cette découverte enrichit le vocabulaire de la chimie : désormais, pour concevoir des matériaux, on peut utiliser non seulement les orbitales habituelles s, p, d, mais aussi de nouvelles, nées du vide bidimensionnel. Peut-être, à l'avenir, cela mènera-t-il à une électronique où le courant circule le long de lignes pré-dessinées, sans aucun fil.