Des chercheurs de l'Université de Houston ont signalé une nouvelle façon d'augmenter la température de transition des matériaux supraconducteurs, augmenter la température à laquelle les supraconducteurs sont capables de fonctionner.

Les résultats, signalé dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , suggèrent une voie jusqu'alors inexplorée pour atteindre une supraconductivité à plus haute température, qui offre un certain nombre d'avantages potentiels aux producteurs et aux consommateurs d'énergie.

Le courant électrique peut traverser les matériaux supraconducteurs sans résistance, tandis que les matériaux de transmission traditionnels perdent jusqu'à 10 pour cent de l'énergie entre la source de production et l'utilisateur final. Trouver des supraconducteurs qui fonctionnent à ou près de la température ambiante (les supraconducteurs actuels nécessitent l'utilisation d'un agent de refroidissement) pourrait permettre aux entreprises de services publics de fournir plus d'électricité sans augmenter la quantité de carburant nécessaire, réduire leur empreinte carbone et améliorer la fiabilité et l'efficacité du réseau électrique.

La température de transition a augmenté de façon exponentielle pour les matériaux testés avec la nouvelle méthode, bien qu'il soit resté en dessous de la température ambiante. Mais Paul C.W. Chu, scientifique en chef au Texas Center for Superconductivity at UH (TcSUH) et auteur correspondant de l'article, a déclaré que la méthode offre une toute nouvelle façon d'aborder le problème de la recherche de supraconducteurs qui fonctionnent à une température plus élevée.

Chu, un physicien et TLL Temple Chair of Science à UH, a déclaré le record actuel pour un supraconducteur stable à haute température, fixé par son groupe en 1994, est de 164 Kelvin, ou environ -164 degrés Fahrenheit. Ce supraconducteur est à base de mercure; les matériaux de bismuth testés pour les nouveaux travaux sont moins toxiques, et atteindre de manière inattendue une température de transition supérieure à 90 Kelvin, ou environ -297 degrés Fahrenheit, après la première chute prévue à 70 Kelvin.

Le travail vise le principe bien établi selon lequel la température de transition d'un supraconducteur peut être prédite grâce à la compréhension de la relation entre cette température et le dopage - une méthode pour changer le matériau en introduisant de petites quantités d'un élément qui peut changer son électricité propriétés ou entre cette température et la pression physique. Le principe veut que la température de transition augmente jusqu'à un certain point puis commence à baisser, même si le dopage ou la pression continue d'augmenter.

Liangzi Deng, chercheur à TcSUH travaillant avec Chu et premier auteur de l'article, a eu l'idée d'augmenter la pression au-delà des niveaux précédemment explorés pour voir si la température de transition supraconductrice augmenterait à nouveau après la chute.

Ça a marché. "Cela montre vraiment une nouvelle façon d'augmenter la température de transition supraconductrice, " dit-il. La pression plus élevée a changé la surface de Fermi des composés testés, et Deng a déclaré que les chercheurs pensent que la pression modifie la structure électronique du matériau.

Les échantillons de supraconducteurs qu'ils ont testés font moins d'un dixième de millimètre de large; les chercheurs ont déclaré qu'il était difficile de détecter le signal supraconducteur d'un si petit échantillon à partir des mesures de magnétisation, le test le plus définitif pour la supraconductivité. Au cours des dernières années, Deng et ses collègues du laboratoire de Chu ont développé une technique de mesure de magnétisation ultrasensible qui leur permet de détecter un signal magnétique extrêmement faible à partir d'un échantillon supraconducteur sous une pression supérieure à 50 gigapascals.

Deng a noté que dans ces tests, les chercheurs n'ont pas observé de point de saturation, c'est-à-dire la température de transition continuera d'augmenter au fur et à mesure que la pression augmente.

Ils ont testé différents composés de bismuth connus pour avoir des propriétés supraconductrices et ont découvert que la nouvelle méthode augmentait considérablement la température de transition de chacun. Les chercheurs ont déclaré qu'il n'était pas clair si la technique fonctionnerait sur tous les supraconducteurs, bien que le fait qu'il ait travaillé sur trois formulations différentes soit prometteur.

Mais augmenter la supraconductivité par haute pression n'est pas pratique pour les applications du monde réel. L'étape suivante, Chu a dit, sera de trouver un moyen d'obtenir le même effet avec dopage chimique et sans pression.