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Plus dur que le diamant et plus fort que l’acier, des chercheurs découvrent que le graphène est aussi superconducteur !

Crédits : Flickr / Erlend Davidson (Thomas Young Centre, London)

C’est officiel: le graphène a été bien été transformé en un supraconducteur à l’état naturel, ce qui signifie que le courant électrique peut circuler à travers avec une résistance nulle.

Déjà surdoué, le graphène se présente comme une feuille à deux dimensions d’atomes de carbone super flexible, plus dur que le diamant et plus fort que l’acier. Depuis sa découverte en 2004, les scientifiques ont émis l’hypothèse que le graphène pourrait également fonctionner comme un supraconducteur. À la suite de cette théorie, en 2016, une équipe de chercheurs japonais réussissait à faire circuler de l’électricité à travers le graphène sans résistance. Malheureusement, ils ne sont parvenus qu’à le faire dans un environnement extrêmement froid, ce qui limite l’expérience. Dès lors, la supraconductivité n’a été obtenue que par dopage, avec des atomes de calcium, ou en plaçant le graphène sur un matériau supraconducteur, les deux modifiant le graphène et compromettant les résultats expérimentaux.

En revanche, il y a quelques jours, une équipe de chercheurs de l’Université de Cambridge révélait dans une étude publiée dans la revue Nature Communication une percée majeure dans le domaine, constatant que, en couplant le graphène à un oxyde de cuivre appelé praséodyme de cérium (PCCO), ces derniers avaient réussi à rendre le matériau supraconducteur sans avoir à le modifier. Ainsi, le praséodyme de cérium (PCCO) serait l’élément nécessaire pour déclencher la supraconductivité inhérente au graphène. Et c’est encore plus fou et plus puissant que ce que les chercheurs attendaient.

La supraconductivité est la clé d’un électronique plus efficace, de meilleurs réseaux électriques et de nouvelles technologies médicales. Celle-ci est caractérisée par la façon dont les électrons interagissent, et se produit lorsque les électrons se marient et se déplacent plus efficacement à travers un matériau. En combinant le praséodyme de cérium avec le graphène, les chercheurs ont découvert que les électrons suivaient un alignement de spin différent: un état d’onde p (une symétrie supraconductrice qui doit encore être vérifiée et dont l’existence est encore soumise à beaucoup de débats). Nous utilisons déjà des matériaux supraconducteurs pour créer des champs magnétiques puissants nécessaires pour des appareils d’IRM par exemple, mais ces matériaux ne deviennent supraconducteurs qu’à des températures d’environ -269 degrés Celsius, ce qui est extrêmement coûteux, et pas très pratique.

Si nous pouvions alors trouver un moyen d’atteindre cette supraconductivité de façon durable et à des températures plus élevées, cela ouvrirait une foule possibilité, allant de la création de superordinateurs qui fonctionnent sans résistance à une technologie médicale plus efficace. Il pourrait également augmenter considérablement le stockage de l’énergie et révolutionner également la machinerie des trains à lévitation. Le graphène est aujourd’hui considéré comme un candidat de choix pour y parvenir, compte tenu de tout de ses autres propriétés étranges et merveilleuses (le graphène est connu comme étant l’un des matériaux les plus solides sur la Terre).

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