Nouveau regard : paires d'électrons découvertes à haute température dans les supraconducteurs cuprates

ParisLes chercheurs s'intéressent aux supraconducteurs depuis longtemps car ils permettent à l'électricité de circuler sans perte d'énergie. Cette propriété ouvre la voie à certaines technologies, comme les trains à grande vitesse. Cependant, les supraconducteurs ne fonctionnent généralement qu'à des températures très basses et cessent d'être supraconducteurs lorsqu'ils se réchauffent pour devenir de simples conducteurs ou isolants. Récemment, une étude a observé pour la première fois une caractéristique essentielle des supraconducteurs—l'appariement des électrons—à des températures plus élevées dans un matériau appelé cuprate, un type de matériau supraconducteur inhabituel.

Points clés de l'étude :

• Association d'électrons observée à des températures allant jusqu'à 150 Kelvin.
• Découverte d'associations d'électrons dans un isolant antiferromagnétique, ce qui est inattendu.
• Les associations étaient les plus fortes dans les échantillons les plus isolants des cuprates.

Des chercheurs du SLAC National Accelerator Laboratory, de l'Université de Stanford et d'autres institutions ont étudié l'appairage des électrons, crucial pour la supraconductivité. Pour que la supraconductivité se manifeste avec une résistance électrique nulle, les paires d'électrons doivent se déplacer de manière synchrone. Dans cette étude, les électrons n’étaient pas synchronisés, donc le matériau n’a pas montré de résistance nulle, mais cela laisse entrevoir la possibilité de créer des supraconducteurs à des températures plus élevées.

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Depuis plus de 100 ans, les chercheurs savent que dans les supraconducteurs classiques, les électrons se lient en paires grâce aux vibrations de la structure du matériau. Ces matériaux nécessitent des températures très basses, presque proches du zéro absolu, pour fonctionner. En revanche, les cuprates, qui sont des supraconducteurs non conventionnels, opèrent à des températures plus élevées, allant jusqu'à 130 Kelvin. Les scientifiques ignoraient ce qui provoque l'appariement des électrons dans ces matériaux, mais des découvertes récentes suggèrent que le changement de spins électroniques pourrait en être la clé.

Les résultats de cette étude indiquent que les recherches futures pourraient se concentrer sur la modification des conditions permettant aux paires d’électrons de se déplacer ensemble, ce qui pourrait conduire à des supraconducteurs fonctionnant à des températures plus élevées. Cette recherche offre de nouvelles méthodes pour étudier ces paires d’électrons et potentiellement les faire coopérer, nous rapprochant ainsi de supraconducteurs opérant à température ambiante. Cela pourrait avoir un impact significatif sur la technologie moderne, y compris des réseaux électriques plus efficaces en termes d’énergie et des ordinateurs quantiques avancés.