Les supraconducteurs à haute température peuvent transporter de l'énergie électrique sans résistance. Des chercheurs de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) ont effectué une diffusion inélastique des rayons X à haute résolution et ont découvert qu'une pression uniaxiale élevée induit un ordre de charge à longue distance rivalisant avec la supraconductivité. Leur étude ouvre de nouvelles perspectives sur le comportement des électrons corrélés. L'étude est publiée dans Science .

Les supraconducteurs transportent le courant sans pertes, mais seulement en dessous d'une certaine température critique. Les supraconducteurs conventionnels doivent être refroidis presque jusqu'au zéro absolu, et même les supraconducteurs dits à haute température nécessitent des températures d'environ -200 degrés Celsius pour transporter le courant sans résistance. Malgré cela, les supraconducteurs sont déjà largement utilisés. Développer des supraconducteurs qui fonctionnent à des températures encore plus élevées, voire jusqu'à la température ambiante, et contribuent ainsi de manière significative à un approvisionnement énergétique efficace, les états électroniques et les processus impliqués dans la formation du condensat supraconducteur doivent être compris à un niveau fondamental.

Des chercheurs dirigés par le professeur Matthieu Le Tacon, directeur de l'Institut de Physique du Solide (IFP) au KIT, ont maintenant fait un grand pas en avant. Ils ont montré qu'une pression uniaxiale élevée peut être utilisée pour régler les états concurrents dans un supraconducteur à haute température. En utilisant la diffusion inélastique des rayons X à haute résolution, les scientifiques ont examiné un supraconducteur cuprate à haute température, YBa 2 Cu 3 O 6,67 . Dans ce composé complexe, les atomes de cuivre et d'oxygène forment des structures bidimensionnelles. La modification de la concentration des porteurs de charge dans ces plans donne une variété de phases électroniques, y compris la supraconductivité et les ordres de charge.

Dans l'état de charge ordonnée, les électrons « cristallisent » en nanostructures en forme de bandes. Cet état électronique est généralement observé dans ces matériaux lorsque la supraconductivité est supprimée à l'aide de très grands champs magnétiques, ce qui rend difficile l'investigation à l'aide d'outils spectroscopiques conventionnels.

Induire cet état dans YBa 2 Cu 3 O 6,67 l'utilisation de la pression uniaxiale au lieu des champs magnétiques a permis aux chercheurs d'étudier sa relation avec la supraconductivité à l'aide de la diffusion des rayons X. Ils ont identifié de fortes anomalies de l'excitation du réseau liées à la formation de l'ordre des charges. "Nos résultats fournissent de nouvelles informations sur le comportement des électrons dans les matériaux électroniques corrélés et sur les mécanismes conduisant à la supraconductivité à haute température, " explique le professeur Matthieu Le Tacon du KIT. " Ils montrent également que la pression uniaxiale a le potentiel de contrôler l'ordre des électrons dans de tels matériaux. "