Une équipe dirigée par l’Université de Yale a récemment fait une découverte majeure qui pourrait changer notre compréhension de la supraconductivité, ce phénomène au cours duquel certains matériaux laissent passer l’électricité sans aucune résistance.
La supraconductivité : un phénomène clé pour l’avenir
La supraconductivité est un phénomène fascinant où certains matériaux laissent passer l’électricité sans aucune résistance lorsqu’ils sont refroidis à des températures extrêmement basses. Cela signifie qu’il n’y a pas de perte d’énergie sous forme de chaleur, ce qui permet de transporter l’électricité de manière beaucoup plus efficace. Si cette technologie était plus largement utilisée, elle pourrait révolutionner des domaines aussi variés que l’informatique, les transports et même le stockage de l’énergie.
Cependant, malgré les découvertes des dernières décennies, il reste beaucoup de mystère autour des mécanismes précis qui permettent à certains matériaux de devenir supraconducteurs. 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 ?
La nématicité électronique est un état particulier de la matière dans lequel les électrons choisissent une direction de déplacement préférée au lieu de se déplacer de manière symétrique. Pour comprendre cela, imaginez des électrons dans un matériau à température ambiante : ils se déplacent de manière égale dans toutes les directions. Toutefois, lorsque la température descend, ces électrons peuvent se réorganiser et commencer à privilégier un sens de mouvement particulier, un phénomène appelé fluctuation nématique.
Les chercheurs ont longtemps spéculé sur le fait que ces fluctuations pourraient jouer un rôle crucial dans la supraconductivité, mais jusqu’à récemment, il manquait de 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 franchi une étape décisive. Dirigée par le professeur Eduardo H. da Silva Neto, l’équipe a étudié des matériaux faits de séléniure de fer mélangé à du soufre. Ces matériaux sont particulièrement intéressants, car ils présentent à la fois de la nématicité électronique et de la 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 des électrons en mouvement. En refroidissant ces matériaux à des 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 essentielle, car elle fournit la preuve la plus solide à ce jour de la supraconductivité liée aux fluctuations nématiques. Cela ouvre de nouvelles voies pour la recherche, car cela confirme que la nématicité électronique pourrait jouer un rôle central dans la compréhension et l’optimisation de la supraconductivité.
En outre, cela signifie 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, des transports à haute vitesse et du stockage de l’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 est augmentée ? 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 à base de fer et de soufre. Les résultats obtenus jusqu’à présent suggèrent qu’ils ont franchi une étape importante dans la quête de matériaux supraconducteurs plus performants.
