Une équipe japonaise découvre un nouvel état ordonné de « chiralité électronique » dans un composé d'uranium

L'Agence japonaise de l'énergie atomique et l'Université de Tohoku ont annoncé le 28 juillet qu'une équipe de recherche avait découvert un nouvel état électronique ordonné dans le composé d'uranium URhSn, confirmant pour la première fois dans un matériau réel que, même lorsque la structure cristalline elle-même n'est pas chirale, l'arrangement des électrons à l'intérieur du matériau peut spontanément former des caractéristiques « dextrogyre / lévogyre ».

La chiralité désigne généralement la propriété d'un objet de ne pas pouvoir coïncider parfaitement avec son image miroir, comme les mains gauche et droite, le sens de vissage ou la structure en hélice de l'ADN. Par le passé, on considérait généralement que la chiralité d'un matériau provenait de l'asymétrie de l'arrangement atomique. Cette étude démontre quant à elle que la chiralité peut également résulter d'un arrangement ordonné de la distribution électronique.

L'équipe de recherche a utilisé un échantillon monocristallin d'URhSn composé d'uranium, de rhodium et d'étain, et a analysé en détail son état électronique par résonance magnétique nucléaire (RMN). Les résultats montrent qu'à des températures inférieures à -219 °C (54 K), la distribution électronique autour des atomes d'uranium présente une directionnalité, et l'arrangement global manifeste des caractéristiques chirales, à savoir un « ordre antiferroquadrupolaire chiral ».

Les chercheurs indiquent que, contrairement à la chiralité structurelle qui nécessite un mouvement atomique pour basculer entre les caractéristiques « main gauche / main droite », la chiralité dérivée des électrons repose principalement sur la réponse électronique, ce qui est théoriquement plus favorable à un contrôle fonctionnel à haute vitesse par la lumière, le courant électrique ou le champ magnétique. Cette découverte pourrait ouvrir de nouvelles voies de recherche pour les matériaux optiques fonctionnels innovants, les matériaux spintroniques et les matériaux quantiques fonctionnels de prochaine génération.

Ces résultats ont été publiés en ligne le 20 juillet 2026 et sélectionnés comme article recommandé par les éditeurs. L'équipe de recherche a également indiqué qu'elle poursuivrait l'exploration des méthodes de contrôle de la chiralité électronique et rechercherait la présence de propriétés similaires dans des matériaux sans uranium.