Des physiciens de l’Université de Leipzig proposent l’idée que dans les liaisons cuivre-oxygène supraconductrices, appelées cuprates, il doit y avoir une répartition de charge très spécifique entre le cuivre et l’oxygène, même sous pression.
Cette compréhension plus approfondie du mécanisme des supraconducteurs devrait les rapprocher de leur objectif de développer les bases d’une théorie des supraconducteurs qui permettrait au courant de circuler sans résistance et sans perte d’énergie.
En 2016, le chercheur principal Jürgen Haase et son équipe ont développé une méthode expérimentale basée sur la résonance magnétique. La technique permet de mesurer les changements qui sont pertinents pour la supraconductivité dans la structure des matériaux.
Le groupe a été le premier au monde à identifier un paramètre de matériau mesurable qui prédit la température de transition maximale possible – une condition requise pour atteindre la supraconductivité à température ambiante. Ils ont maintenant découvert que les cuprates, qui sous pression améliorent la supraconductivité, suivent la distribution de charge prédite en 2016.
« Le fait que la température de transition des cuprates puisse être augmentée sous pression intrigue les chercheurs depuis 30 ans. Mais jusqu’à présent, nous ne savions pas quel mécanisme était responsable de cela », a déclaré Haase dans un communiqué de presse. «Nous avons établi la relation de Leipzig, qui dit que vous devez retirer des électrons de l’oxygène de ces matériaux et les donner au cuivre afin d’augmenter la température de transition. Vous pouvez le faire avec la chimie, mais aussi avec la pression. Mais presque personne n’aurait pensé que nous pouvions mesurer tout cela avec une résonance nucléaire.
Plus près du rêve
Dans un article publié dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences, les scientifiques expliquent que les résultats de leurs recherches actuelles pourraient être exactement ce qui est nécessaire pour produire un supraconducteur à température ambiante, ce qui est le rêve de nombreux physiciens depuis des décennies et qui ne devrait plus prendre que quelques années. À ce jour, cela n’a été possible qu’à des températures très basses d’environ moins 150 degrés Celsius et inférieures, ce qui n’est pas facile à trouver n’importe où sur terre.
Il y a environ un an, un groupe de recherche canadien a vérifié les conclusions de l’équipe de Haase à partir de 2016 à l’aide de calculs assistés par ordinateur nouvellement développés et a ainsi étayé théoriquement les conclusions.
La supraconductivité est déjà utilisée aujourd’hui de diverses manières, par exemple dans les aimants des appareils IRM et dans la fusion nucléaire. Mais ce serait beaucoup plus facile et moins coûteux si les supraconducteurs fonctionnaient à température ambiante.
Le phénomène de supraconductivité a été découvert dans les métaux dès 1911, mais même Albert Einstein n’a pas tenté de trouver une explication à l’époque. Près d’un demi-siècle s’est écoulé avant que la théorie BCS ne fournisse une compréhension de la supraconductivité dans les métaux en 1957.
En 1986, la découverte de la supraconductivité dans les matériaux céramiques (supraconducteurs cuprates) à des températures beaucoup plus élevées par les physiciens Georg Bednorz et Karl Alexander Müller a soulevé de nouvelles questions mais a également fait naître l’espoir que la supraconductivité puisse être atteinte à température ambiante.
