Désormais une équipe internationale de chercheurs, dirigé par le professeur Eli Zeldov du Weizmann Institute of Science et le Dr Yonathan Anahory, maître de conférences à l'Institut de physique Racah de l'Université hébraïque de Jérusalem, a montré pour la première fois comment ces tourbillons se déplacent dans les matériaux supraconducteurs et à quelle vitesse ils peuvent se déplacer.

Ils ont utilisé une nouvelle technique de microscopie appelée scanning SQUID-on-tip, qui permet une imagerie magnétique à une résolution élevée (environ 50 nm) et une sensibilité magnétique sans précédent. La technique a été développée au cours de la dernière décennie à l'Institut Weizmann par une grande équipe comprenant un doctorat. l'étudiant Lior Embon et Ella Lachman et est actuellement mis en œuvre également à l'Université hébraïque dans le laboratoire du Dr Anahory.

A l'aide de ce microscope, ils ont observé des tourbillons s'écoulant à travers un film supraconducteur mince à des vitesses de dizaines de GHz, et se déplaçant à des vitesses beaucoup plus rapides qu'on ne le pensait auparavant, jusqu'à environ 72 000 km/h (45 000 mph). Ce n'est pas seulement beaucoup plus rapide que la vitesse du son, mais dépasse également la limite de vitesse de rupture de paire du condensat supraconducteur, ce qui signifie qu'un vortex peut voyager 50 fois plus vite que la limite de vitesse du supercourant qui l'entraîne. Ce serait comme conduire un objet pour faire le tour de la terre en un peu plus de 30 minutes.

Dans les photos et vidéos présentées pour la première fois, les trajectoires de vortex apparaissent comme des lignes étalées traversant d'un côté du film à l'autre. Ceci est similaire au flou des images dans les photographies d'objets en mouvement rapide. Ils présentent une structure arborescente avec une seule tige qui subit une série de bifurcations en branches. Ce flux de canal est assez surprenant car les vortex se repoussent normalement et essaient de s'étaler le plus possible. Ici, les tourbillons ont tendance à se suivre, qui génère la structure arborescente.

Une équipe de physiciens théoriciens des USA et de Belgique, dirigé par les professeurs Alexander Gurevich et Milorad Miloševi?, explique en partie ce résultat par le fait que lorsqu'un vortex se déplace, l'apparition de résistance chauffe localement le matériau, ce qui facilite le suivi des tourbillons pour parcourir le même itinéraire.

"Ce travail offre un aperçu de la physique fondamentale de la dynamique des vortex dans les supraconducteurs, crucial pour de nombreuses applications, " a déclaré le Dr Lior Embon, qui était, à l'époque, l'étudiant en charge de cette étude. "Ces découvertes peuvent être essentielles pour le développement ultérieur de l'électronique supraconductrice, ouvrant de nouveaux défis pour les théories et les expériences dans la gamme encore inexplorée des champs et courants électromagnétiques très élevés."

"La recherche montre que la technique SQUID-on-tip peut résoudre certains problèmes en suspens de la supraconductivité hors d'équilibre, des tourbillons ultrarapides et de nombreux autres phénomènes magnétiques à l'échelle nanométrique, " a déclaré le Dr Yonathan Anahory, maître de conférences à l'Institut de physique Racah de l'Université hébraïque.

Par ailleurs, résultats de simulation obtenus par Ph.D. étudiant ?eljko Jeli? de Belgique suggèrent que grâce à une conception d'échantillon appropriée et à une meilleure évacuation de la chaleur, il devrait être possible d'atteindre des vitesses encore plus élevées. Dans ce régime, les fréquences calculées de pénétration des tourbillons peuvent être poussées jusqu'à l'écart de fréquence THz tant technologiquement souhaité.

La recherche révèle la riche physique des tourbillons ultrarapides dans les films supraconducteurs, et offre une large perspective pour d'autres investigations expérimentales et théoriques. À l'avenir, cette technologie pourrait permettre aux chercheurs de tester des conceptions visant à réduire le mouvement des vortex et à améliorer les propriétés des supraconducteurs.