Un unique modèle théorique de supraconductivité

Les supraconducteurs sont des matériaux prometteurs, avec des applications allant de la médecine aux transports. Malheureusement, jusqu'à présent leur utilisation est limitée à des températures très basses nécessaires pour que la supraconductivité advienne. Certains matériaux cependant pourraient être améliorés afin d'obtenir des températures critiques plus hautes et moins "coûteuses" du point de vue énergétique. Une équipe de chercheurs coordonnés par la SISSA a étudié une classe de supraconducteurs à haute température critique, améliorant ainsi la compréhension physique qui est derrière ces phénomènes.


Imagerie et diagnostic médical d'avant-garde, mais aussi trains à lévitation magnétique, sont des exemples de technologies où les supraconducteurs sont utilisés. Les supraconducteurs sont des matériaux dans lesquels les électrons se déplacent sans dissipation d'énergie et ils ont des caractéristiques très spéciales, comme celle de rejeter tout champ magnétique. La physique qui explique le phénomène concerne seulement les supraconducteurs à basse température, ceux qui manifestent leur propriété à des températures proches du zéro absolu. Les supraconducteurs à haute température restent en revanche un des plus grands mystères de la physique des matériaux et les scientifiques multiplient les efforts depuis plusieurs années pour comprendre le phénomène et en améliorer la performance, comme l'ont fait Massimo Capone et ses collaborateurs qui viennent juste de publier leur recherche sur la revue Physical Review Letters.

Capone explique qu'il n'existe pas de consensus sur l'origine du phénomène dans les divers matériaux et selon certains scientifiques les explications pourraient être différentes en fonction des familles de matériaux. "Nous avons mené une étude basée sur une théorie et des simulations qui démontrent qu'il n'en est rien: l'explication théorique pour les supraconducteurs à base de cuivre et ceux ferreux pourrait être la même et pourrait même s'étendre à d'autres matériaux, comme ceux basés sur le carbone, tel que le fullerène, un matériau que nous avons étudié largement ici à la SISSA. En pratique il pourrait exister un théorie unifiée de ces supraconducteurs".

Dans le nouvel article Capone et ses collaborateurs démontrent que l'explication est unique et avancent plusieurs hypothèses qui paradoxalement rapprocheraient les phénomènes de supraconductivité à ceux de très haute impédance. "Nous n'avons pas encore expliqué la physique de ces supraconducteurs, bien sûr, si nous l'avions fait nous nous aurions gagné le Nobel" plaisante Capone. "Cependant, avoir démontré que le cadre théorique avec lequel expliquer ces phénomènes pourrait être unique est un étape importante".