Visualisations des énergies des électrons au cours de l'expérience. Crédit :Suzuki et al.
Pour la première fois, des chercheurs ont utilisé avec succès des impulsions laser pour exciter un composé à base de fer dans un état supraconducteur. Cela signifie qu'il a conduit l'électricité sans résistance. Le composé de fer est un supraconducteur connu à ultra basse température, mais cette méthode permet la supraconduction à des températures plus élevées. On espère que ce type de recherche pourrait grandement améliorer l'efficacité énergétique des équipements électriques et des appareils électroniques.
"Mettre tout simplement, nous avons démontré que dans les bonnes conditions, la lumière peut induire un état de supraconductivité dans un composé de fer. Il n'a donc aucune résistance à un courant électrique, " a expliqué le chercheur du projet Takeshi Suzuki de l'Institut de physique des solides de l'Université de Tokyo. " Dans le passé, cela s'appelait peut-être même l'alchimie, mais en réalité, nous comprenons les processus physiques qui ont instantanément transformé un métal normal en un supraconducteur. Ce sont des moments passionnants pour la physique."
La supraconduction est un sujet brûlant en physique du solide, ou plutôt un très, un très froid. Comme Suzuki l'a expliqué, la supraconduction est quand un matériau, souvent un conducteur électrique, transporte un courant électrique mais n'augmente pas la résistance du circuit. Si cela peut être réalisé, cela signifierait que les appareils et l'infrastructure basés sur de tels principes pourraient être extrêmement économes en énergie. En d'autres termes, cela pourrait un jour vous faire économiser de l'argent sur votre facture d'électricité, imaginez cela.
Cependant, À l'heure actuelle, il est difficile de comprendre pourquoi vous ne voyez pas déjà de téléviseurs et d'aspirateurs à base de supraconducteurs dans les magasins. Des matériaux tels que le séléniure de fer (FeSe), les chercheurs n'ont étudié la supraconductivité que lorsqu'elle est bien en dessous du point de congélation de l'eau. En réalité, à pression ambiante, FeSe est généralement supraconducteur à environ 10 degrés au-dessus du zéro absolu, ou environ moins 263 degrés Celsius, à peine plus chaud que le froid, sombres profondeurs de l'espace.
Visualisations des spectres de photoémission au cours de l'expérience. Crédit :Suzuki et al.
Il existe un moyen d'amener FeSe à la supraconduction à des températures légèrement moins difficiles allant jusqu'à environ moins 223 degrés Celsius, mais cela nécessite d'appliquer d'énormes pressions à l'échantillon, environ six gigapascals ou 59, 000 fois l'atmosphère standard au niveau de la mer. Cela s'avérerait peu pratique pour la mise en œuvre de la supraconduction dans des dispositifs utiles. Cela représente alors un défi pour les physiciens, même si cela sert à les motiver alors qu'ils s'efforcent d'être un jour les premiers à présenter au monde un supraconducteur à température ambiante.
"Chaque matière de notre quotidien a son propre caractère. La mousse est douce, le caoutchouc est souple, le verre est transparent et un supraconducteur a un trait unique que le courant peut circuler sans à-coups sans résistance. C'est un personnage que nous aimerions tous rencontrer, " a déclaré l'étudiante diplômée Mari Watanabe, également de l'Institut de physique du solide. "Avec une haute énergie, laser ultrarapide, nous avons observé avec succès un phénomène photo-excité émergent - la supraconduction - à une température plus élevée de moins 258 degrés Celsius, ce qui nécessiterait normalement des pressions élevées ou d'autres compromis peu pratiques."
Cette recherche est la dernière d'une longue série d'étapes allant de la découverte de la supraconduction au jour tant attendu où un supraconducteur à température ambiante deviendra possible. Et comme pour de nombreux domaines d'études émergents en physique, il peut y avoir des applications qui n'ont pas encore été envisagées. Une utilisation possible de cette idée de photo-excitation est de réaliser des composants de commutation à grande vitesse pour le calcul qui produiraient également peu de chaleur, maximiser ainsi l'efficacité.
"Prochain, nous chercherons des conditions plus favorables pour la supraconductivité induite par la lumière en utilisant un autre type de lumière, et finalement atteindre la supraconductivité à température ambiante, " a conclu Suzuki. " La supraconductivité peut réduire considérablement la chaleur et l'énergie perdues si elle peut être utilisée dans la vie de tous les jours à température ambiante. Nous sommes soucieux d'étudier la supraconductivité afin de résoudre le problème de l'énergie, qui est l'un des problèmes les plus graves au monde en ce moment."
