Les supraconducteurs non conventionnels constituent l'un des grands mystères de la physique. Parmi eux se trouve le ruthénate de strontium, qui se distingue comme un supraconducteur controversé. Au cours de son doctorat, Le physicien de Leiden Kaveh Lahabi a fourni de nouvelles informations sur la nature de la supraconductivité dans ce matériau, conduisant à un nouveau type de jonction supraconductrice. Lahabi a obtenu son doctorat. cum laude.

Depuis que Heike Kamerlingh Onnes a découvert la supraconductivité à Leyde en 1911, les physiciens ont essayé de comprendre pourquoi certains matériaux conduisent l'électricité sans aucune résistance. En 1957, Bardeen, Cooper et Schrieffer ont développé la première théorie du fonctionnement de la supraconductivité au niveau microscopique par appariement d'électrons. Cependant, dans les décennies suivantes, de nouveaux supraconducteurs ont été trouvés qui ne pouvaient pas être décrits par cette théorie. On les appelle supraconducteurs non conventionnels, parmi lesquels le ruthénate de strontium (Sr 2 RuO 4 ) s'impose comme l'une des plus controversées. C'est parce qu'à la transition supraconductrice, les paires d'électrons semblent faire quelque chose d'assez inhabituel :leurs électrons commencent spontanément à orbiter les uns autour des autres.

Domaines chiraux

Comme le mouvement orbital des électrons appariés peut être dans le sens horaire ou antihoraire, les théoriciens ont proposé que le supraconducteur se divise spontanément en domaines où tous les électrons ont le même mouvement orbital - les domaines chiraux. Malgré de nombreux efforts au cours des deux dernières décennies, cependant, de tels domaines n'ont jamais été observés directement. Au cours de son doctorat, Le physicien de Leyde Kaveh Lahabi a, en collaboration avec un groupe de l'Université de Kyoto, pour la première fois fourni des preuves solides de l'existence de ce que l'on appelle les murs de domaines chiraux - la frontière entre deux domaines chiraux.

Mur de domaine comme jonction

Lahabi avec son superviseur Jan Aarts et l'équipe de Kyoto ont découvert qu'un mur de domaine chiral pouvait agir comme un type inhabituel de jonction Josephson, qui se compose traditionnellement de deux supraconducteurs séparés par un maillon faible. En électronique conventionnelle, les électrons sont entraînés par une différence de potentiel, par exemple via une batterie. Mais dans les supraconducteurs, aucun champ électrique ne peut exister, et il ne peut y avoir aucune différence de potentiel. Au lieu, un courant supraconducteur est entraîné par la différence de phase de mécanique quantique (ϕ) des supraconducteurs, qui est généralement induite par un stimulus externe tel qu'un champ magnétique.

À un mur de domaine chiral cependant, un supercourant peut circuler même en l'absence de stimulus externe. Les jonctions trouvées dans le ruthénate de strontium par Lahabi et ses collègues montrent des signatures d'une différence de phase intrinsèque (0 <ϕ <π), ce qui entraînerait un courant spontané circulant entre les domaines chiraux voisins. Une telle jonction pourrait avoir la capacité de stocker des supercourants et de servir de "batterie supraconductrice, " avec des applications futures telles que la mémoire supraconductrice et le calcul quantique.