Trois scientifiques de l'Université de Chicago ont analysé les chiffres, et ils croient qu'il existe peut-être un moyen de fabriquer un matériau qui pourrait conduire à la fois l'électricité et l'énergie avec une efficacité de 100 %, sans jamais en perdre à cause de la chaleur ou de la friction.

La découverte, publié le 18 février dans Examen physique B , propose un cadre pour un tout nouveau type de matière, qui pourraient avoir des applications technologiques très utiles dans le monde réel. Bien que la prédiction soit basée sur la théorie, des efforts sont en cours pour le tester expérimentalement.

"Nous avons commencé par essayer de répondre à une question vraiment basique, pour voir si c'était même possible - nous pensions que ces deux propriétés pourraient être incompatibles dans un seul matériau, " a déclaré le co-auteur et conseiller de recherche David Mazziotti, professeur de chimie et de l'Institut James Franck et expert en structure électronique moléculaire. "Mais à notre grande surprise, nous avons découvert que les deux états s'entremêlent à un niveau quantique, et ainsi se renforcer mutuellement."

Comme une quantité incalculable d'énergie est perdue par les lignes électriques, moteurs et machines chaque année, les scientifiques sont impatients de trouver des alternatives plus efficaces. "De plusieurs façons, c'est la question la plus importante du 21e siècle :comment générer et déplacer de l'énergie avec une perte minimale, " a déclaré Mazziotti.

Depuis plus d'un siècle, nous connaissons les supraconducteurs, une sorte de matériau qui peut conduire l'électricité pour toujours avec une perte presque nulle. Mais ce n'est qu'au cours des dernières années que les scientifiques ont réussi à fabriquer un matériau similaire en laboratoire qui peut conduire l'énergie avec une perte presque nulle, appelé condensat d'excitons.

Mais les supraconducteurs et les condensats d'excitons sont des matériaux difficiles à fabriquer et à maintenir en fonction, en partie parce que les scientifiques ne comprennent pas pleinement leur fonctionnement et que la théorie qui les sous-tend est incomplète. Nous savons, cependant, que les deux impliquent l'action de la physique quantique.

L'étudiante diplômée d'UCicago, LeeAnn Sager, a commencé à se demander comment les deux états pouvaient être générés dans le même matériau. Le groupe Mazziotti est spécialisé dans l'exploration des propriétés et des structures des matériaux et des produits chimiques à l'aide du calcul, elle a donc commencé à brancher différentes combinaisons dans un modèle informatique. "Nous avons scanné de nombreuses possibilités, et puis à notre grande surprise, trouvé une région où les deux États pourraient coexister, " elle a dit.

Il semble que dans la bonne configuration, les deux états s'enchevêtrent en fait - un phénomène quantique dans lequel les systèmes deviennent liés de manière intangible. Cela remet en question la notion conventionnelle selon laquelle les deux États ne sont pas liés, et pourrait ouvrir un nouveau champ de condensats de paires d'excitons et de fermions doubles.

En utilisant quelques mathématiques avancées, ils ont montré que grâce à l'intrication quantique, les doubles condensats devraient théoriquement exister même à la taille macroscopique, c'est-à-dire visible à l'œil humain.

"Cela implique que de tels condensats peuvent être réalisables dans de nouveaux matériaux, comme une double couche de supraconducteurs, " dit Sager.

Les scientifiques travaillent avec des groupes expérimentaux pour voir si la prédiction peut être réalisée dans des matériaux réels.

« Pouvoir combiner supraconductivité et condensats d'excitons serait incroyable pour de nombreuses applications :électronique, spintronique, l'informatique quantique, " a déclaré Shiva Safaei, un chercheur postdoctoral et le troisième auteur de l'article. "Bien qu'il s'agisse d'un premier pas, ça a l'air extrêmement prometteur."