Les scientifiques ont découvert un matériau qui peut devenir un isolant ou un conducteur, selon la pression appliquée.
La capacité d'un matériau à conduire le courant est déterminée par le mouvement des électrons libres, c'est pourquoi les métaux sont de bons conducteurs. Dans les isolants, les électrons sont "verrouillés" beaucoup plus fortement, et il faut plus d'énergie pour les déplacer que la tension appliquée ne porte normalement. Cependant, des physiciens de l'Université de Rochester et de l'Université du Nevada ont trouvé un composé qui se comporte de manière totalement non standard. Leur article a été publié dans la revue Physical Review Letters.
Ashkan Salamat et ses collègues ont étudié les propriétés conductrices des sulfures métalliques, en se concentrant sur le disulfure de manganèse. Dans des conditions normales, il s'agit d'un isolant léger. Cependant, en la plaçant sur une "enclume" en diamant et en créant beaucoup de pression, les scientifiques ont remarqué que la substance passait à l'état métallique et perdait brusquement la résistance électrique précédemment élevée. Avec une augmentation de la pression jusqu'à 12 gigapascals (environ 12 000 atmosphères), la résistance a chuté des centaines de millions de fois.
Dans ce cas, une nouvelle augmentation de la pression (jusqu'à 36 gigapascals) a conduit à la transition inverse, et MnS2 redevient un isolant. « Généralement, les métaux restent des métaux; il est hautement improbable qu'ils puissent être transformés en isolants, explique Ranga Dias, l'un des auteurs de l'ouvrage. "Il est extrêmement rare que ce matériau passe de l'isolant au métal et de nouveau à l'isolant."
Les scientifiques ont montré comment la haute pression fait passer le disulfure de manganèse dans un état conducteur. Dans ces conditions, les atomes individuels se rapprochent les uns des autres, de sorte que leurs électrons externes peuvent interagir et s'apparier. En conséquence, un espace apparaît dans le réseau cristallin à travers lequel les charges peuvent se déplacer. Enfin, avec une pression encore plus importante, la grille est devenue trop « épaisse ».
Les auteurs soulignent que les transitions du bisulfure de manganèse se produisent à température ambiante et à pression relativement modérée. En règle générale, cela nécessite l'utilisation de conditions cryogéniques et une compression d'un ordre de grandeur plus forte. Rappelons qu'en créant une pression d'environ 500 gigapascals, même de l'hydrogène métallique peut être obtenu - la forme sous laquelle il existe dans les entrailles des planètes géantes.