Une équipe dirigée par l’Université de Yale a récemment fait une découverte majeure qui pourrait changer notre compréhension de la supraconductivité, le phénomène par lequel certains matériaux laissent passer l’électricité sans aucune résistance.
Supraconductivité : un phénomène clé pour l’avenir
Le supraconductivité est un phénomène fascinant où certains matériaux quittent faire passer l’électricité sans aucune résistance lorsqu’il est refroidi à des températures extrêmement basses. Cela signifie qu’il n’y a aucune perte d’énergie sous forme de chaleur, ce qui permet de transporter l’électricité beaucoup plus efficacement. Si cette technologie était plus largement utilisée, elle pourrait révolutionner des domaines aussi variés que l’informatique, les transports ou encore le stockage d’énergie.
Cependant, malgré les découvertes des dernières décennies, beaucoup de mystère subsiste autour des mécanismes précis qui permettent à certains matériaux de devenir supraconducteurs. L’une des théories les plus intrigantes propose que la supraconductivité puisse être liée à un phénomène appelé nématicité électronique.
Qu’est-ce que la nématicité électronique ?
Le nématicité électronique est un état particulier de la matière dans lequel les électrons choisissent une direction de mouvement préférée au lieu de se déplacer symétriquement. Pour comprendre cela, imaginez les électrons dans un matériau à température ambiante : ils se déplacent de manière égale dans toutes les directions. Cependant, à mesure que la température baisse, ces électrons peuvent se réorganiser et commencer à privilégier une direction de mouvement particulière, un phénomène appelé fluctuation nématique.
Les chercheurs spéculent depuis longtemps que ces fluctuations pourraient jouer un rôle crucial dans la supraconductivité, mais jusqu’à récemment, il manquait des preuves expérimentales solides pour confirmer cette hypothèse.
La découverte des chercheurs de Yale : une avancée majeure
C’est là que l’équipe de l’Université de Yale a fait un pas décisif. Dirigée par le professeur Eduardo H. da Silva Neto, l’équipe a étudié des matériaux constitués de séléniure de fer mélangé à du soufre. Ces matériaux sont particulièrement intéressants car ils présentent à la fois une nématicité électronique et une supraconductivité, mais sans les inconvénients de certains autres matériaux, comme le magnétisme, qui compliquent les études.
Pour observer ce phénomène à l’échelle atomique, les chercheurs ont utilisé un microscope à effet tunnel (STM), un appareil capable de capturer des images extrêmement détaillées d’électrons en mouvement. En refroidissant ces matériaux à températures inférieures à 500 millikelvins, les chercheurs ont réussi à observer des fluctuations nématiques et ont pu identifier un espace supraconducteur, un indicateur clé de la supraconductivité.
Pourquoi cette découverte est-elle si importante ?
Cette découverte est cruciale car elle fournit la preuve la plus solide à ce jour de la supraconductivité liée aux fluctuations nématiques. Cela ouvre de nouvelles voies de recherche, car cela confirme que la nématicité électronique pourrait jouer un rôle central dans la compréhension et optimisation de la supraconductivité.
Cela signifie en outre que des matériaux tels que les séléniures de fer mélangés à du soufre pourraient être utilisés pour développer des technologies plus efficaces, notamment dans les domaines de l’informatique quantique, du transport à grande vitesse et du stockage d’énergie. . L’absence de perte d’énergie dans ces matériaux pourrait transformer des industries entières.
Cependant, la découverte des chercheurs de Yale ne marque pas la fin de l’histoire. Plusieurs questions restent encore sans réponse. Par exemple, que se passe-t-il lorsque la teneur en soufre des matériaux augmente ? La supraconductivité continue-t-elle à se manifester ou disparaît-elle ? Et d’autres matériaux pourraient-ils également présenter ce phénomène de nématicité électronique et de supraconductivité ?
L’équipe de Yale prévoit de poursuivre ses recherches pour répondre à ces questions et explorer davantage les propriétés des matériaux ferreux et soufrés. Les résultats obtenus jusqu’à présent suggèrent qu’ils ont franchi une étape importante dans la recherche de matériaux supraconducteurs plus efficaces.
