Des chercheurs de l'Université de Houston ont signalé une nouvelle méthode pour induire la supraconductivité dans des matériaux non supraconducteurs, démontrant un concept proposé il y a des décennies mais jamais prouvé.

La technique peut également être utilisée pour augmenter l'efficacité des matériaux supraconducteurs connus, suggérant une nouvelle façon de faire progresser la viabilité commerciale des supraconducteurs, dit Paul C.W. Chu, scientifique en chef au Texas Center for Superconductivity at UH (TcSUH) et auteur correspondant d'un article décrivant le travail, publié le 31 octobre dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .

"La supraconductivité est utilisée dans beaucoup de choses, dont l'IRM (imagerie par résonance magnétique) est peut-être la plus connue, " dit Chu, le physicien titulaire de la chaire de science TLL Temple à l'UH. Mais la technologie utilisée dans les soins de santé, les services publics et autres domaines restent chers, en partie parce qu'il nécessite un refroidissement coûteux, qui a limité l'adoption généralisée, il a dit.

La recherche, démontrant une nouvelle méthode pour tirer parti des interfaces assemblées pour induire la supraconductivité dans l'arséniure de fer et de calcium composé non supraconducteur, propose une nouvelle approche pour trouver des supraconducteurs qui fonctionnent à des températures plus élevées.

Les matériaux supraconducteurs conduisent le courant électrique sans résistance, tandis que les matériaux de transmission traditionnels perdent jusqu'à 10 pour cent d'énergie entre la source de production et l'utilisateur final. Cela signifie que les supraconducteurs pourraient permettre aux entreprises de services publics de fournir plus d'électricité sans augmenter la quantité de carburant utilisée pour produire de l'électricité.

« Un moyen qui a longtemps été proposé pour obtenir des Tcs améliorés (température critique, ou la température à laquelle un matériau devient supraconducteur) est de tirer parti d'interfaces assemblées artificiellement ou naturellement, " les chercheurs ont écrit. " Le présent travail démontre clairement qu'une supraconductivité élevée en Tc dans le composé non supraconducteur bien connu CaFe2As2 (arséniure de fer et de calcium) peut être induite par l'empilement de couches antiferromagnétiques/métalliques et fournit la preuve la plus directe à ce jour pour l'interface -amélioré le Tc dans ce composé."

Les coauteurs de Chu sur l'article incluent l'auteur principal Kui Zhao, un récent diplômé UH maintenant chez Advanced MicroFabrication Equipment Inc. à Shanghai; Liangzi Deng, Shu-Yuan Huyan et Yu-Yi Xue, tous deux affiliés au département de physique de l'UH et au TcSUH, et Bing Lv, un physicien des matériaux qui a récemment déménagé à l'Université du Texas-Dallas.

Le concept selon lequel la supraconductivité pourrait être induite ou améliorée au point où deux matériaux différents se rencontrent - l'interface - a été proposé pour la première fois dans les années 1970 mais n'avait jamais été démontré de manière concluante, dit Chu. Certaines expériences précédentes montrant une température critique supraconductrice améliorée ne pouvaient pas exclure d'autres effets dus au stress ou au dopage chimique, qui a empêché la vérification, il a dit.

Pour valider le concept, des chercheurs travaillant à pression ambiante ont exposé le composé d'arséniure de fer et de calcium non dopé à la chaleur - 350 degrés centigrades, considéré comme une température relativement basse pour cette procédure - dans un processus connu sous le nom de recuit. Le composé a formé deux phases distinctes, avec une phase de plus en plus convertie en l'autre plus l'échantillon a été recuit longtemps. Chu a dit qu'aucune des deux phases n'était supraconductrice, mais les chercheurs ont pu détecter la supraconductivité au moment où les deux phases coexistent.

Bien que la température critique supraconductrice de l'échantillon produit au cours du processus soit encore relativement basse, Chu a déclaré que la méthode utilisée pour prouver le concept offre une nouvelle direction dans la recherche de solutions plus efficaces, matériaux supraconducteurs moins chers.