Des chercheurs japonais ont trouvé une approche pour identifier plus rapidement et avec succès les matériaux supraconducteurs.

"L'approche basée sur les données montre un pouvoir prometteur pour accélérer la découverte de nouveaux matériaux thermoélectriques et supraconducteurs, " disent les chercheurs dans leur étude publiée dans la revue Science et technologie des matériaux avancés .

Les supraconducteurs sont des matériaux qui conduisent l'électricité sans pratiquement aucune résistance. Les matériaux supraconducteurs ont amélioré le domaine de l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et ont conduit au développement de collisionneurs de particules qui peuvent être utilisés pour la recherche liée à la division des atomes. Les matériaux supraconducteurs actuellement disponibles ne peuvent fonctionner qu'à des températures extrêmement basses. Si les chercheurs peuvent trouver des matériaux supraconducteurs qui fonctionnent à température ambiante, l'électricité pourrait être conduite sur de grandes distances sans perte d'énergie.

Les approches actuelles de recherche de ces matériaux sont quelque peu aléatoires, et les résultats dépendent fortement de l'intuition du chercheur, expérience et chance. Le scientifique des matériaux Yoshihiko Takano de l'Institut national japonais des sciences des matériaux et ses collègues ont montré que passer au crible une base de données de matériaux inorganiques à l'aide de paramètres de recherche spécifiques peut fournir un moyen plus systématique de trouver des matériaux supraconducteurs.

Ils ont cherché sur AtomWork, une grande base de données pour les matériaux inorganiques. Dans une étude précédente utilisant cette même approche, l'équipe a identifié SnBi 2 Se 4 (un composé d'étain, bismuth, et le sélénium) comme supraconducteur potentiel. Les expériences ont montré que c'était bien le cas.

Mais SnBi 2 Se 4 nécessite des températures très basses et des pressions élevées pour devenir supraconducteur. L'équipe a effectué une nouvelle recherche dans la base de données, sélectionner des matériaux ayant une structure cristalline similaire à celle du SnBi 2 Se 4 mais une "bande interdite" plus étroite, une propriété liée à la structure atomique qui permet aux électrons de sauter d'un niveau d'énergie à un autre et ainsi participer à la conductivité électrique.

Leur meilleur choix était PbBi 2 Te 4 (formé de plomb, bismuth, et tellure). Ils ont synthétisé du PbBi 2 Te 4 cristaux, examiné leur structure, composition chimique et autres propriétés, et a constaté que ces propriétés répondaient aux prédictions. Ils ont exposé les cristaux à des pressions élevées et à des températures variables et ont découvert que la résistance électrique du PbBi 2 Te 4 diminue avec l'augmentation de la pression, atteindre un état supraconducteur à 10 gigapascals, environ la moitié de la pression nécessaire pour SnBi 2 Se 4 devenir supraconducteur.

"Ce travail présente une étude de cas pour la première étape importante de la science des matériaux de nouvelle génération basée sur les données, " conclut l'équipe.