Physique mésoscopique

La physique mésoscopique est un domaine de la physique de la matière condensée qui étudie les systèmes ayant des dimensions intermédiaires entre celles de la physique quantique et de la physique classique. L'échelle des distances en cause s'étend des dimensions de l'atome jusqu'au micromètre. La dimension mésoscopique est une dimension intermédiaire entre la dimension macroscopique et la dimension microscopique. Elle permet des études statistiques du système étudié. Si les systèmes mésoscopiques et macroscopiques comprennent tous les deux plusieurs atomes, les systèmes macroscopiques sont bien décrits par les propriétés moyennes dérivées des lois de la mécanique classique, alors que les systèmes mésoscopiques sont affectés par les fluctuations autour de la moyenne et doivent être décrits par la mécanique quantique. Un système est dit de dimensions mésoscopiques lorsqu'il commence à montrer des propriétés quantiques. Par exemple, alors que la conductance d'un fil macroscopique diminue continuellement avec son diamètre, devenant mésoscopique, la conductance du fil diminue par sauts discrets. La physique mésoscopique permet aussi de comprendre ce qui se produit lors de la miniaturisation d'objets macroscopiques comme les transistors dans l'industrie de l'électronique des semi-conducteurs. Les propriétés physiques d'un matériau changent lorsque ses dimensions s'approchent de l'échelle nanométrique, où les effets de surface deviennent importants. Pour des matériaux au-dessus des limites mésoscopiques, les effets de volume ont une plus grande importance puisque le pourcentage d'atomes à la surface est insignifiant en relation au nombre d'atomes du matériau. Ainsi, la physique mésoscopique est intimement reliée aux domaines de la nano-fabrication et de la nanotechnologie. En effet, les dispositifs utilisés en nanotechnologie sont des exemples de systèmes mésoscopiques. Ces dispositifs sont fabriqués, mesurés puis observés expérimentalement ou simulés théoriquement afin d'avancer dans la compréhension de la physique des isolants, semi-conducteurs, métaux et supraconducteurs.