Le monde nano est à l'interface du monde quantique et du monde macroscopique – on parle à son sujet de dimension mésoscopique. Ses lois sont parfois celles de la physique classique (basée sur les théories de Newton du début du XVIIIe siècle) et parfois celles de la physique quantique.
La
physique quantique est apparue au XXe siècle. Elle doit son nom au principe du quanta de Planck, qui permet d'exprimer toute manifestation de l'énergie par une valeur « discrète », appelée aussi « quantum » (unité indivisible).
La physique quantique définit un monde « en escalier » où tout est quantifiable. Les atomes peuvent avoir plusieurs états, chacun associé à un niveau d'énergie différent. Le passage d'un état à l'autre ne peut se faire que si l'atome reçoit une quantité d'énergie précise et suffisante. Cette énergie peut venir de la lumière, sous forme de « paquets » de photons de longueurs d'onde différentes.
En physique classique, il existe deux phénomènes distincts : la particule et l'onde.
En physique quantique, ces deux phénomènes coexistent :
l'électron n'est pas seulement une particule chargée électriquement mais également une onde, tout comme le photon, particule que l'on trouve dans la lumière. En fonction du contexte, un électron peut donc se présenter soit sous forme de particule, soit sous forme d'onde.
L'effet tunnel
 | La mécanique quantique prédit des comportements inhabituels dont l’effet tunnel est un bon exemple. D’après les lois de la mécanique classique, une balle ne peut pas passer par-dessus une colline si on ne lui donne pas une énergie initiale suffisante. La mécanique quantique a montré qu’un électron peut franchir la colline sans qu’on lui apporte de l’énergie : il peut passer de l’autre côté comme s’il avait trouvé un tunnel. Cet effet est visible naturellement dans les phénomènes de radioactivité. Ainsi, lorsque le radium 226 se transforme en radon 222 en émettant un rayonnement alpha... |
© Yuvanoé/CEA
| |