Des atomes de cobalt (rouge) sont placés sur une surface de cuivre (vert) un à la fois pour former une goutte de Kondo, conduisant à un modèle collectif qui est la pierre angulaire de la supraconductivité. Crédit :Dirk Morr
Les scientifiques s'intéressent depuis longtemps aux supraconducteurs, des matériaux qui transmettent l'électricité sans perdre d'énergie, en raison de leur potentiel pour faire progresser la production d'énergie durable. Cependant, les avancées majeures ont été limitées car la plupart des matériaux conducteurs d'électricité doivent être très froids, de -425 à -171 degrés Fahrenheit, avant qu'ils ne deviennent supraconducteurs.
Une nouvelle étude de chercheurs de l'Université de l'Illinois à Chicago publiée dans la revue Communication Nature montre qu'il est possible de manipuler des atomes individuels afin qu'ils commencent à travailler dans un schéma collectif qui a le potentiel de devenir supraconducteur à des températures plus élevées.
"Cette preuve de concept réussie ouvre des opportunités sans précédent pour concevoir de nouveaux matériaux intelligents, et ultimement, un supraconducteur à température ambiante, " a déclaré Dirk Morr, auteur correspondant et professeur UIC de physique au Collège des arts libéraux et des sciences.
Morr et ses collègues, dont Hari Manoharan de l'Université de Stanford, utilisé une technique connue sous le nom de manipulation atomique, placer des atomes de cobalt simples sur une surface de cuivre métallique dans un motif hexagonal parfaitement ordonné, appelée gouttelette de Kondo.
"Nous avions théoriquement prédit que pour certaines distances entre les atomes de cobalt, ce système nanoscopique devrait commencer à présenter un comportement collectif, tandis que pour les autres distances, ça ne devrait pas, " dit Morr.
Les prédictions ont été confirmées par des expériences qui ont montré qu'un comportement collectif apparaît dans les gouttelettes de Kondo contenant aussi peu que 37 atomes de cobalt.
"C'est un pas en avant important, car la création d'un comportement collectif est la brique fondamentale à partir de laquelle émerge la supraconductivité. Cela nous permet de faire un pas de plus vers le développement de la théorie qui décrit le processus par lequel les matériaux pourraient devenir supraconducteurs à température ambiante, " Morr a déclaré. "Ce travail est un exemple de sortir des sentiers battus et d'utiliser des principes d'autres domaines de recherche pour promouvoir l'innovation. Nous espérons que cette découverte conduira à de nouveaux supraconducteurs et améliorera les systèmes énergétiques durables. »
