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Des chercheurs du MIT ont créé ce matériau à partir de couches d'atomes, mesurant seulement quelques milliardièmes de mètre. Grâce à leur structure ondulée, ils peuvent observer des phénomènes quantiques de manière plus accessible.
Micrographie électronique de transmission d'un matériau avec des couches ondulées d'atomes.
Crédit: Checkelsky Lab, MIT
L'une des grandes avancées de cette recherche est la fabrication rationnelle du matériau. En comprenant comment les atomes interagissent, les chercheurs sont capables de créer des matériaux avec des propriétés nouvelles. Le résultat est un cristal composé de milliers de couches atomiques parfaitement ondulées.
Les matériaux dits bidimensionnels, constitués d'une ou de quelques couches d'atomes, attirent de plus en plus l'attention des physiciens. En modifiant la structure de ces couches, il devient possible de faire émerger des phénomènes comme la supraconductivité. Cependant, la petite taille de ces matériaux rend leur étude difficile.
L'équipe du MIT a trouvé une solution en créant des cristaux à l'aide de réactions chimiques simples. Ils chauffent des poudres dans un four pour obtenir des couches superposées d'atomes de tantale, de soufre et de strontium. Les ondulations qui se forment entre les couches sont dues à des différences dans la taille des atomes. Ces couches ondulées modifient les propriétés du matériau.
Ces ondulations influencent la manière dont les électrons se déplacent dans le matériau. Dans les zones creuses, les électrons circulent plus facilement, rendant la supraconductivité plus forte dans certaines parties. Les propriétés métalliques sont également modifiées: les électrons préfèrent se déplacer dans une direction plutôt qu'une autre.
Animation montrant la structure atomique d'un nouveau matériau composé de couches atomiques ondulées.
Crédit: Paul Neves, MIT
Ce matériau ouvre de nouvelles voies pour de nombreuses applications dans le domaine des technologies avancées. Les chercheurs ont ainsi découvert une famille de matériaux aux propriétés encore inexplorées.
Qu'est-ce que la supraconductivité ?
La supraconductivité est un phénomène physique où certains matériaux peuvent conduire l'électricité sans aucune résistance lorsqu'ils sont refroidis en dessous d'une température critique, généralement très froides. Cela signifie que le courant électrique circule sans perte d'énergie, contrairement aux matériaux classiques comme le cuivre.
Ce phénomène a de nombreuses applications. Par exemple, les supraconducteurs sont utilisés dans les aimants puissants des scanners IRM ou dans les trains à lévitation magnétique. La recherche vise à découvrir des supraconducteurs fonctionnant à des températures moins froides pour des applications encore plus larges.