Nous avons la chance, à l'Université de Sherbrooke, de posséder des salles blanches à la fine pointe de la technologie. Une installation de classe M 3.5 (pour les connaisseurs) comprend tous les équipements nécessaires à la réalisation d'un circuit intégré. Le laboratoire possède une double vocation, soit la formation des étudiants de premier cycle dans le cadre de cours des programmes de génie électrique et de physique, en plus d'être une partie importante de l'infrastructure exploitée par de nombreux chercheurs de ces deux départements. Parmi plusieurs, mentionnons les recherches sur les structures électroniques avancées telles que les H.E.M.T. (High Electron Mobility Transistor) effectuées au Département de génie électrique et génie informatique. Les dimensions réduites de ces structures, essentiellement du type unipolaire, rendent nécessaire l'utilisation des modèles de type hydrodynamique. Mis à part les ordinateurs quantiques, l'électronique actuelle semble se diriger tout droit vers un mur, si elle ne révise pas bientôt ses méthodes mises au point lors du dernier siècle.

    Afin d'éviter le syndrome de la page blanche, lorsque la taille des composantes engendrera des effets quantiques, la physique se doit d'étudier les comportements fondamentaux de la matière, dont en particulier, les interactions entre électrons dans les micro et nanostructures présentes et futures. Anticipant une réforme majeure des principes de fonctionnement des dispositifs, les physiciens étudient, entre autres, le comportement des électrons dans des systèmes à faibles dimensions. De la compréhension du comportement électronique dans ces systèmes viendra le développement du paradigme fondateur de l'électronique future.

    L'une des conséquences de cette délocalisation s'observe dans la conductivité. Parce que l'électron se trouve à « deux endroits à la fois », une 2e échelle des niveaux de Landau (voir l'article précédent) se superpose à l'originale. En effet, en augmentant le champ magnétique, les deux échelles de niveaux de Landau, jadis superposées, se « séparent ».

    Cependant, une conséquence surprenante du dédoublement des niveaux provient, sans aucun doute, du biméron, l'objet principal des recherches de Serge Charlebois. Le biméron représente, parallèlement au skyrmion (voir Bienvenue dans la 2^ième dimension, encore), une texture d'états. Si le skyrmion apparaît dans le puits simple comme une texture de spin, transitant entre le haut et le bas, le biméron lui représente une texture dans la position de l’électron. Le biméron s'avère en fait la « cartographie » de la localisation des électrons entre le puits de gauche et celui de droite. La représentation ci-bas illustre un biméron. Attention, bien que représenté comme un champ de spin, le biméron n'en contient aucun. L'analogie provient du formalisme mathématique utilisée pour décrire le biméron. Encore une fois, cette texture, bien que composée d'un ensemble, agit comme une seule particule, de là l'intérêt de la recherche!

    Puisque le biméron ne se compose pas de spin (je le répète), sa détection ne peut pas découler des mesures impliquant des propriétés magnétiques comme dans le cas du skyrmion. « Mais comment diantre détecter cette “texturo-particule”? » Le physicien nous explique : « La propriété la plus étonnante et spécifique au biméron provient de sa réaction aux champs magnétiques parallèles. Bien sûr généré par un champ perpendiculaire, le biméron, contrairement au skyrmion, “s'étire” sous l'influence d'un champ magnétique parallèle. Il devient anisotrope et on peut l'orienter et l'allonger jusqu'à des proportions de 50 nm de large par 1 micron de long! » Ainsi, naquit l'idée, chez l'homme de science, de mesurer l'anisotropie de transport.

    Or quelques problèmes surviennent lorsque arrive le temps de l'expérimentation... On charge électriquement les deux pointes afin de rétrécir davantage « l'espace » par lequel passe la particule. Jusqu'à maintenant, pas de problème, mais vu de coupe (parce que le double puits est créé d'une superposition de semiconducteurs) on s'aperçoit que l'effet du champ électrique fausse grandement les données : le passage se rétrécit davantage dans le puits du haut que dans celui du bas. Afin de corriger la situation, l'astuce consiste à insérer une 3^e grille, séparée par un isolant. En appliquant différentes tensions électriques à la grille, le « passage » devient plus uniforme. On vient donc de créer l'outil qui servira à étudier le petit nouveau, le biméron.

    Pas si vite! Les problèmes ne sont pas encore terminés! Mis à part la 3^e grille, ce système bien connu, se nomme un « point de contact quantique ». Situé entre les deux réservoirs bidimensionnels, ce contact « ponctuel » entre les deux surfaces, s'apparente à un fil quantique, donc à une dimension. Dès lors, toutes sortes de propriétés de plus en plus bizarres apparaissent. Tout comme la transition 3D->2D, la transition 2D->1D amène un tas d'autres effets dont je ne ferai pas mention ici.

    En plus de paraître très épicée, la vie de chercheur semble bien mouvementée et hardie. Par exemple, pendant la session d'hiver 2001 Serge Charlebois réalisa une douzaine d'échantillons dans le but de les étudier. Désastreuse conséquence printanière : aucun d'eux ne fonctionne correctement dus à de mauvais contacts. Armé de patience, il a tout recommencé. Avis aux intéressés : patience, passion, persévérance et une bonne dose de détermination semblent requises, pour atteindre ce moment si fugace en recherche, celui de la satisfaction lors d'une découverte! Avis aux intéressés!

    Je tiens spécialement à remercier Serge Charlebois qui, suite à plusieurs semaines infernales composées d'une succession de mauvais fonctionnements, prit le temps de m'accorder cette entrevue. Et à vous, physiciennes et physiciens qui vous lancez en d'inconnues contrées, je vous souhaite le courage de venir à bout de vos ambitions…