Les supraconducteurs, ces matériaux fascinants qui permettent une circulation parfaite et sans perte d’électrons, ont longtemps été limités par leur besoin de températures extrêmement basses pour fonctionner. Une équipe de recherche a récemment mis en évidence une nouvelle approche pour manipuler une classe de supraconducteurs à température plus élevée, ouvrant la voie à de nouvelles formes de supraconductivité.
Le professeur Philip Kim et son équipe de l’Université Harvard ont utilisé une méthode de fabrication à basse température unique pour créer un candidat prometteur pour le premier diode supraconducteur à haute température du monde, fabriqué à partir de minces cristaux de cuprate. Ce type de dispositif pourrait théoriquement alimenter des industries naissantes comme l’informatique quantique.
« Il est en fait possible de créer des diodes supraconductrices à haute température, sans application de champs magnétiques, et cela ouvre de nouvelles voies d’investigation vers l’étude de matériaux exotiques », a indiqué Philip Kim.
Les défis de la manipulation des cuprates
Les cuprates, des oxydes de cuivre qui sont devenus supraconducteurs à des températures beaucoup plus élevées que ce que les théoriciens pensaient possible, sont extrêmement complexes à manipuler sans détruire leurs phases supraconductrices en raison de leurs caractéristiques électroniques et structurelles complexes.
Les expériences de l’équipe ont été dirigées par S. Y. Frank Zhao, un ancien étudiant de l’école de sciences de l’Université de Harvard, qui a utilisé une méthode de manipulation de cristaux cryogéniques sans air pour créer une interface propre entre deux couches extrêmement minces du cuprate bismuth strontium calcium cuivre oxyde, surnommé BSCCO.
Vers une nouvelle ère de la supraconductivité
En contrôlant électroniquement l’état quantique interfacial, l’équipe a réussi à créer une diode supraconductrice à haute température commutable. Cette démonstration de physique fondamentale pourrait un jour être intégrée dans une technologie informatique, comme un bit quantique.
« C’est un point de départ pour l’étude des phases topologiques, présentant des états quantiques protégés des imperfections », a conclu Frank Zhao.
En synthèse
La recherche sur les supraconducteurs à haute température a franchi une étape importante. En utilisant une méthode de fabrication à basse température unique, ils ont réussi à créer une diode supraconductrice à haute température, ouvrant la voie à de nouvelles formes de supraconductivité et à des applications potentielles dans des domaines tels que l’informatique quantique.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce qu’un supraconducteur ?
Un supraconducteur est un matériau qui permet une circulation parfaite et sans perte d’électrons.
Qu’est-ce qu’un cuprate ?
Un cuprate est un oxyde de cuivre qui peut devenir supraconducteur à des températures plus élevées que ce que les théoriciens pensaient possible.
Qu’est-ce qu’une diode supraconductrice à haute température ?
Il s’agit d’un dispositif qui permet à un courant de circuler dans une seule direction et qui est fabriqué à partir de minces cristaux de cuprate.
Quelles sont les applications potentielles de cette recherche ?
Les diodes supraconductrices à haute température pourraient être utilisées dans des industries naissantes comme l’informatique quantique.
Qui a dirigé cette recherche ?
Cette recherche a été dirigée par le professeur Philip Kim de Harvard.
Références
Légende illustration principale : Représentation graphique du cuprate supraconducteur empilé et torsadé, avec les données correspondantes en arrière-plan. Crédit : Lucy Yip, Yoshi Saito, Alex Cui, Frank Zhao
Article : « Time-reversal symmetry breaking superconductivity between twisted cuprate superconductors » – DOI: 10.1126/science.abl8371
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