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L'intensité d'un courant électrique ne caractérise la totalité des vitesses de chaque électrons. Au même titre qu'un flot de voitures à une bretelle d'accès autoroutier, un courant très élevé peut très bien se révéler être comme une seule file de voiture très longue et très rapide ou de nombreuses files de voitures mais très lentes. Ce qui fera l'intensité du courant sera donc le nombre d'électrons qui passeront à un instant donné par un endroit précis, cette intensité de courant électrique ne donnant pas de renseignement sur la vitesse de chaque électron. |
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Noam Kaplan de la Hebrew University de Jérusalème et ses collègues ont développé une méthode permettant de mesurer la vitesse des électrons indépendammenet du courant électrique. Cette technique utilise le principe de l'imagerie par résonnance magnétique (IRM), permettant de détecter une particule en monitorant l'activité de son spin. En présence d'un champ magnétique, le spin d'un électron a tendance à tourner ou effectuer des mouvements de précession autour de l'axe du champ magnétique. Ces mouvements génèrent alors des ondes dans le domaine radio dont la fréquence dépendra de l'intensité du champ magnétique. Si ce champ magnétique n'est pas constant tout au long du matériau, décroissant d'un bout à l'autre, la fréquence des ondes émises va donc varier d'un bout à l'autre du matèriau. Dans un premier temps, Kaplan a appliqué une impulsion courte de micro-ondes pour amorcer la précession des électrons. Bien que les électrons aient entamé leur mouvement en synchronisation, ils tendent à sortir de leur état à cause du champ magnétique local. Une seconde impulsion est alors envoyée, forçant les spins à effectuer un bond dans le déroulement de leur cycle et voientb ainsi leur ordre inversé, amenant le spin dont le mouvement de précession est le plus lent à la place du spin dont le mouvement de précession était le plus rapide. Après un intervalle de temps équivalent à la pèriode entre les deux impulsions, les spins se réalignent à nouveau comme au départ de l'expérience et génère alors une onde radio écho. On peut comparer ce phénomène à une course cycliste, en laissant avancer les coureurs pendant dix secondes, les stoppant puis les fasant revenir sur leurs pas pendant dix secondes, les réinstallant tous sur la ligne de départ mais le dernier de la course se retrouvant alors à la première place. En effectuant cette manipulation sur un flux d'électrons en mouvement, la deuxième impulsion n'a pas replacé tous les spins dans leur état initial, ce qui à amené à un décalage dont la mesure a donné une image de la vitesse de électrons dont les spins ont été retardés. Source : Phys. Rev. Letters Conduction-Electron Drift Velocity Measurement via Electron Spin Resonance Publication commune avec Spectrosciences |
