Des chercheurs de l'Université métropolitaine de Tokyo ont créé de nouveaux supraconducteurs constitués de couches de sulfure de bismuth (BiS 2 ) et un oxyfluorure d'alliage de terres rares à haute entropie, contenant cinq éléments de terres rares (ER) sur le même site cristallographique. Le nouveau matériau conserve des propriétés supraconductrices sur une plus large gamme de paramètres de réseau que les matériaux sans états d'alliage à haute entropie. Leurs travaux promettent une nouvelle stratégie passionnante pour la conception de nouveaux supraconducteurs en couches, un développement potentiellement clé dans la recherche de supraconducteurs à haute température.

Les supraconducteurs sont la clé d'une gamme d'applications potentielles passionnantes. Par exemple, une résistivité nulle promet une transmission de puissance sans perte et des électro-aimants puissants. Le défi a été de découvrir un matériau qui conserve cette propriété à des températures plus élevées, plus proche des températures ambiantes. Malgré un travail ciblé et un certain nombre de percées ces dernières années, la recherche de stratégies efficaces pour créer de nouveaux matériaux supraconducteurs est toujours en cours.

Une stratégie est l'utilisation de matériaux stratifiés avec une structure moléculaire constituée d'une alternance de couches supraconductrices et de « couches de blocage » agissant comme espaceurs isolants. Une équipe dirigée par le professeur agrégé Yoshikazu Mizuguchi du Département de physique, Université métropolitaine de Tokyo, a découvert un aspect important de la conception de la couche isolante. Ils ont pu combiner cinq éléments de terres rares (RE) différents, lanthane, cérium, praséodyme, néodyme, et samarium, et créer un "alliage à haute entropie" dans la couche de blocage. Les alliages à haute entropie ont attiré une attention considérable ces dernières années pour leur ténacité, résistance à la fatigue et à la ductilité, parmi de nombreuses autres propriétés physiques notables.

Les nouveaux matériaux de l'équipe, avec des proportions différentes d'ER (10 à 30 %), présentait des propriétés supraconductrices améliorées; en particulier, les matériaux avec la même période dans leur structure moléculaire présentaient une transition supraconductrice à des températures plus élevées lorsque la couche de blocage contenait un alliage à haute entropie. Ils pensent que l'alliage à haute entropie aide à stabiliser la structure cristalline de la couche supraconductrice.

L'impact de l'œuvre ne se limite pas aux nouveaux matériaux qu'elle présente. Compte tenu de l'existence d'un grand nombre de couches supraconductrices compatibles avec les oxydes RE, cette innovation ouvre la voie à une nouvelle stratégie large pour l'ingénierie de nouveaux, matériaux supraconducteurs révolutionnaires.