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Posté par Isabelle le Jeudi 29/08/2013 à 12:00
Une nouvelle transition dans un supraconducteur
Ce matin-là, une équipe de recherche en physique de l’Université de Sherbrooke travaillait sur un matériau supraconducteur qui présente des propriétés intrigantes. Elle avait décidé de voir comment réagirait le matériau sous l’application d’énormes pressions. La température critique sous laquelle apparaît la supraconductivité diminuait en augmentant la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.), comme prévu, mais au-delà d’une certaine pression, la température critique s’est soudainement mise à monter. L’équipe a tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) de suite su, ce jour-là, qu’elle venait de faire une découverte complètement inattendue.

Un phénomène inédit

Louis Taillefer, professeur à la Faculté des sciences, est à la tête de cette équipe. «Il s’agit d’une observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens...) sans précédent, dit-il. On pense qu’il s’agit d’une transition entre deux types de supraconductivité, au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en particulier celle des...) d’un même matériau.»

Alors que la plupart des supraconducteurs, comme l’aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre avec 1,5 % de la...), le plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et de numéro atomique 82. Le mot et le symbole viennent du...) ou les alliages de niobium qui servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) à l’imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à...) par résonnance magnétique, adoptent un certain type de supraconductivité (disons type A), les oxydes supraconducteurs (qu’on appelle cuprates) sont d’un autre type (disons type B). Jusqu’ici, les recherches démontraient qu’un matériau ne présente qu’un seul type de supraconductivité: A ou B. Or, les travaux de l’équipe Taillefer sur un supraconducteur à base de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie quotidienne, sous forme...) (qu’on appelle pnictide) semblent révéler une première exception: «Nous pensons avoir découvert un matériau qui passe du type A au type B», souligne le chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de...).

Un supraconducteur est un métal qui transporte l’électricité parfaitement sans aucune résistance, ce qui offre des possibilités technologiques exceptionnelles. Une température très basse, proche du zéro absolu (-273,15 °C), s’avère toutefois nécessaire. Pour arriver à trouver des supraconducteurs qui fonctionnent à la température de la pièce, il faut comprendre le fonctionnement des électrons dans la matière.

On explore ainsi principalement deux grandes familles de supraconducteurs à l’UdeS: les cuprates et les pnictides, qui détiennent le record des plus hautes températures critiques et qui sont donc les plus prometteurs. Louis Taillefer et son équipe tentent de comprendre les similitudes et les différences entre ces deux familles afin de pousser la température critique encore plus haut.

Force remplie de promesses

Au niveau microscopique, la supraconductivité est la formation de paires d’électrons. Pour que les électrons forment une paire (On dit qu'un ensemble E est une paire lorsqu'il est formé de deux éléments distincts a et b, et il s'écrit alors :), une force doit les lier. Quelle est la nature de la force qui crée la supraconductivité dans les cuprates et les pnictides? Voilà la grande question. En arrivant à bien comprendre cette force, il deviendra possible d’améliorer la performance de ces matériaux.

Pour y arriver, Louis Taillefer se joint à Andrew Millis, théoricien de l’Université Columbia qui travaille sur la théorie de ces matériaux. Leur collaboration se fait par l’entremise de l’Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le...) canadien de recherches avancées, dont ils sont tous deux membres depuis longtemps.

«Les travaux théoriques de Millis montrent bien que dans les pnictides il y a compétition entre les phases A et B», explique le chercheur du Département de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la...). Le groupe de Taillefer en aurait fait la plus éclatante démonstration, ce qui lui a valu un article dans la revue Nature Physics en juin.

«Avant de publier, j’ai demandé à mon équipe de vérifier toute l’expérimentation de fond en comble», souligne le professeur. C’est ainsi que Fazel Fallah Tafti, stagiaire postdoctoral, Alexandre Juneau-Fecteau, étudiant à la maîtrise, et Marie-Ève Delage (Delage est une marque automobile française fondée en 1905 par Louis Delage (1874-1947) à Levallois-Perret près de Paris et disparu en 1953 (rachetée par Delahaye en 1935).), stagiaire coopérative, ont repris toutes les mesures expérimentales dans les moindres détails, sur plusieurs échantillons, dans toutes sortes de conditions différentes.

Au bout de six mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.), les résultats inhabituels se confirmaient. Et c’est à ce moment qu’une équipe américaine a affiché sur Internet (Internet est le réseau informatique mondial qui rend accessibles au public des services variés comme le courrier électronique, la messagerie instantanée et le World Wide Web, en utilisant le...) une étude identique! «Mais par miracle, elle s'est arrêtée juste en-dessous de la pression nécessaire pour détecter la transition. Ouf!» s’exclame le chercheur sherbrookois.

Description des travaux de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la...) (anglais): http://www.usherbrooke.ca/gnec/pj/louis ... gh_res.pdf
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