Des physiciens du MIT ont créé un matériau révolutionnaire aux propriétés inédites capable de conduire l’électricité sans résistance et doté d’un comportement métallique inhabituel. Cette découverte ouvre la voie à une nouvelle ère dans le domaine des matériaux avec des applications potentielles allant de l’électronique avancée à des systèmes de transport d’énergie plus efficaces.
Qu’est-ce qu’un matériau supraconducteur ?
La supraconductivité est un phénomène remarquable qui permet à certains matériaux de conduire l’électricité sans aucune résistance. Ils diffèrent donc des conducteurs traditionnels comme le cuivre ou l’aluminium qui dissipent une partie de l’énergie sous forme de chaleur, ce qui entraîne une résistance. Ce phénomène ouvre la voie à des innovations révolutionnaires, notamment dans les domaines de l’énergie et de l’électronique, car il permettrait de créer des systèmes plus efficaces, capables de transmettre de grandes quantités d’électricité sur de longues distances sans perte.
Cependant, la supraconductivité est extrêmement rare et difficile à obtenir dans des conditions normales. Pour que cette propriété se manifeste, il faut souvent refroidir les matériaux à des températures extrêmement basses, proches du zéro absolu (-273°C). À ces températures, les électrons circulent librement sans se heurter aux obstacles naturels du réseau atomique, ce qui élimine toute résistance électrique. Les matériaux supraconducteurs ont donc longtemps été étudiés en laboratoire, mais leur utilisation quotidienne est restée limitée en raison de la difficulté de maintenir ces conditions extrêmes.
Malgré ces contraintes, la recherche sur les matériaux supraconducteurs se poursuit dans le but d’isoler des supraconducteurs capables de fonctionner à des températures plus élevées ou dans des conditions moins exigeantes. Récemment, des chercheurs du MIT ont justement fait une percée importante en ce sens.
Une avancée inédite
Les chercheurs ont conçu un matériau constitué de couches atomiques ultrafines de tantale, de soufre et de strontium, qui forment une structure ondulée. Ces motifs ondulés jouent un rôle clé dans le comportement du matériau. Au lieu de se déplacer de manière désordonnée comme dans un matériau classique, les électrons suivent en effet les ondulations formées par ces couches atomiques. Ils s’écoulent ainsi plus facilement dans les vallées des ondes où la résistance est plus faible et trouvent plus difficilement leur chemin lorsqu’ils doivent franchir les crêtes. Cela crée une conduction électrique plus contrôlée et orientée.
À certaines températures, ce matériau devient supraconducteur : les électrons circulent alors sans rencontrer aucune résistance. En plus de cet état exceptionnel, même en dehors de la supraconductivité, le matériau présente des propriétés métalliques inhabituelles, avec une conduction qui varie en fonction des reliefs atomiques internes.
Ce qui rend cette découverte encore plus exceptionnelle, c’est que bien qu’il soit constitué de couches atomiquement fines, ce cristal atteint une taille suffisamment grande pour être manipulé physiquement. Contrairement à d’autres matériaux supraconducteurs qui ne se forment qu’en petites quantités, celui-ci peut donc être produit en grandes dimensions, ce qui facilite ainsi son étude et rend son exploitation possible pour des applications concrètes dans l’avenir.
Une percée dans la fabrication et des implications prometteuses
Cette découverte est d’autant plus impressionnante que ce matériau a été conçu de manière rationnelle. En utilisant leurs connaissances en chimie et physique, les chercheurs ont en effet délibérément fabriqué un matériau aux propriétés spécifiques sans compter sur le hasard. Cette approche ouvre la voie à la création de nombreux autres matériaux aux propriétés intrigantes.
Les applications potentielles sont vastes, notamment dans le domaine de l’énergie et de l’électronique. Grâce à ses propriétés de supraconductivité, il pourrait notamment permettre la fabrication de câbles capables de transporter de grandes quantités d’électricité sans perte. Cela transformerait la manière dont nous distribuons l’énergie à grande échelle et améliorerait considérablement l’efficacité des réseaux électriques.
Le comportement métallique inédit de ce matériau pourrait également être exploité dans des dispositifs électroniques avancés. Par exemple, des puces informatiques utilisant de tels matériaux pourraient fonctionner plus rapidement avec une dissipation thermique réduite, ce qui ouvrirait la voie à des ordinateurs plus puissants et économes en énergie.
Les chercheurs considèrent cette découverte comme une première étape vers d’autres innovations. En utilisant la même approche de conception, ils espèrent découvrir encore plus de matériaux aux propriétés exotiques avec des applications potentielles encore inimaginables.
