Comprendre la nature de ces matériaux et parvenir à les manipuler à une température ambiante ouvrirait même la porte à des usages insoupçonnés. « Ce serait une révolution énorme. On peut faire le parallèle avec la découverte des transistors dans les années 40 et l’émergence de l’Internet. Nous ne sommes pas encore capables de l’imaginer », relève le professeur Louis Taillefer. Ce physicien a dirigé l’expérience réalisée dans le Laboratoire national des champs magnétiques pulsés de Toulouse (France) dont les résultats ont été publiés dans une récente édition de la revue Nature.
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Les supraconducteurs à haute température ont commencé à faire parler d’eux à la fin des années 80 alors que sont apparus de nouveaux matériaux dont la propriété de supraconduction s’exprimait à des températures proches de la « normale ». Sur la cinquantaine de supraconducteurs inventés, plusieurs se ressemblent. Ils contiennent tous des atomes de cuivre, d’oxygène et des impuretés et s’articulent en une structure complexe, source de bien des mystères. Les physiciens cherchent depuis à comprendre le comportement des électrons dans les supraconducteurs à haute température. Ces matériaux aux surprenantes propriétés, que l’on connaît aussi sous le nom de « cuprates », ressemblent par leur composition à des métaux, mais aussi à des isolants. Pourtant à des températures très basses (inférieures à –100º C), ces composés conduisent l’électricité sans aucune résistance.
Soumis à un champ magnétique ultra-intense, le supraconducteur se livre à un curieux phénomène : des oscillations quantiques. Ce qui témoigne de leur appartenance à la classe des métaux. « Ces oscillations sont en fait le langage des électrons. Elles nous révèlent des données détaillées sur la nature de ces matériaux capables de varier du statut d’isolant à supraconducteur » explique celui qui est également le directeur du Regroupement québécois sur les matériaux de pointe (RQMP) et du programme sur les Matériaux quantiques de l’Institut canadien de recherches avancées (ICRA). Pour mener à bien cette expérience, l’équipe de l’Université de Sherbrooke s’est allié des chercheurs de l’Université de Colombie-Britannique, créateurs de cristaux supraconducteurs. Conductivité infinie
Transport de l’électricité sans déperdition sur des longues distances, lévitation magnétique, puces électroniques performantes… Les supraconducteurs à haute température trouvent déjà des usages autour de nous, particulièrement dans la sphère médicale.
Au sein des hôpitaux, les scanners possèdent des fils supraconducteurs refroidis à l’hélium liquide. Mais ce nécessaire et encombrant mécanisme de refroidissement — qui seul permet d’utiliser ces matériaux — freine encore le développement de nombreuses applications. Impossible pour l’instant de concevoir un scanner qui rentrerait dans une petite valise !
La récente découverte de l’équipe du chercheur en serait toutefois à ses balbutiements. « Nous avons mis à jour la transition entre deux états. Il ne s’agit que d’un rouage de la supraconductivité » soutient le professeur Taillefer. Et il faudra s’attarder à bien d’autres incongruités de ces matériaux pour imaginer la conductivité infinie… et sur demande !
Le chercheur estime que cela reste à portée de main. Une pleine année de recherche permettrait de connaître tous les rouages de ces matériaux et ainsi, poser le premier jalon vers la maîtrise de leurs propriétés. Ceux qui envisagent la conception d’ordinateurs quantiques en rêvent déjà. Pour en savoir plus
Quantum oscillations and the Fermi surface in an underdoped high-Tc superconductor par Nicolas Doiron-Leyraud, Cyril Proust, David LeBoeuf, Julien Levallois, Jean-Baptiste Bonnemaison, Ruixing Liang, D. A. Bonn, W. N. Hardy & Louis Taillefer dans Nature, Vol 447 du 31 Mai 2007 (Abonnement requis)
À lire aussi High-temperature superconductivity - Local pairs and small surfaces par Stephen R. Julian and Michael R. Norman dans la même édition de Nature (Abonnement requis)
Ordre et désordre dans les supraconducteurs par Hervé Aubin et Kamran Behnia, Pour la science, janvier 2004
Institut canadien de recherches avancées (ICRA)
Regroupement québécois sur les matériaux de pointe (RQMP)
