Des scientifiques de l'UC San Diego et du Brookhaven Laboratory à New York sont partis à la recherche de matériaux supraconducteurs là où les chercheurs ont eu peu de chance auparavant. Jetant leur dévolu sur une population diversifiée de météorites, ils ont étudié les 15 morceaux de comètes et d'astéroïdes pour trouver « Mundrabilla » et « GRA 95205 », deux météorites à grains supraconducteurs.

Alors que les météorites, en raison de leurs origines extrêmes dans l'espace, présentent aux chercheurs une grande variété de phases matérielles issues des états les plus anciens du système solaire, ils présentent également des défis de détection en raison de la mesurabilité potentiellement infime des phases. L'équipe de recherche a surmonté ce défi en utilisant une technique de mesure ultrasensible appelée spectroscopie micro-ondes modulée par champ magnétique (MFMMS). Les détails de leur travail sont publiés dans Actes de l'Académie nationale des sciences ( PNAS ).

Dans leur papier, Mark Thiemens, chercheurs de l'UC San Diego, Ivan Schuller et James Wampler, avec Shaobo Cheng et Yimei Zhu de Brookhaven Lab, caractériser les phases des météorites comme des alliages de plomb, l'étain et l'indium (le métal non alcalin le plus doux). Ils disent que leurs découvertes pourraient avoir un impact sur la compréhension de plusieurs environnements astronomiques, notant que les particules supraconductrices dans les environnements froids pourraient affecter la formation des planètes, forme et origine des champs magnétiques, effets dynamo, mouvement des particules chargées et plus.

"Les matériaux supraconducteurs naturels sont inhabituels, mais ils sont particulièrement importants car ces matériaux pourraient être supraconducteurs dans des environnements extraterrestres, " dit Wampler, chercheur postdoctoral dans le Schuller Nanoscience Group et premier auteur de l'article.

Schuller, un professeur distingué au Département de physique avec une expertise en supraconductivité et en calcul neuromorphique, a guidé les techniques méthodologiques de l'étude. Après avoir atténué le défi de détection avec MFMMS, les chercheurs ont subdivisé et mesuré des échantillons individuels, leur permettant d'isoler les grains contenant la plus grande fraction de supraconductivité. Prochain, l'équipe a caractérisé les grains avec une série de techniques scientifiques, notamment la magnétométrie à échantillon vibrant (VSM), spectroscopie des rayons X à dispersion d'énergie (EDX) et méthodes numériques.

"Ces mesures et analyses ont identifié les phases probables comme des alliages de plomb, l'indium et l'étain, " dit Wampler.

Selon Thiemens, un éminent professeur de chimie et de biochimie, les météorites aux conditions de formation extrêmes sont idéales pour l'observation d'espèces chimiques exotiques, comme les supraconducteurs, des matériaux qui conduisent l'électricité ou transportent des électrons sans résistance. Il a noté, cependant, l'unicité des matériaux supraconducteurs présents dans ces planètes extraterrestres [mineures].

« Ma partie du projet consistait à déterminer laquelle des dizaines de milliers de météorites de nombreuses classes était un bon candidat et à discuter de la pertinence pour les processus planétaires ; une provenant du noyau de fer et de nickel d'une planète, l'autre de la partie plus superficielle qui a été fortement bombardée et a été parmi les premières météorites où des diamants ont été observés, " dit Thiemens.

Selon le chimiste cosmologique, qui a une météorite qui porte son nom, l'astéroïde 7004Markthiemens, Mundrabilla est une météorite riche en sulfure de fer d'une classe formée après avoir fondu dans des noyaux d'astéroïdes et s'être refroidie très lentement. GRA 95205, d'autre part, est une météorite à uréilite - une pièce rare ressemblant à de la pierre avec une composition minérale unique - qui a subi de lourds chocs lors de sa formation.

Selon Schuller, la supraconductivité dans les échantillons naturels est extrêmement inhabituelle.

"Les matériaux naturellement collectés ne sont pas des matériaux à phase pure. Même le minéral supraconducteur le plus simple, mener, ne se trouve que rarement sous sa forme native, ", a expliqué Schuller.

Les chercheurs ont convenu qu'ils ne connaissaient qu'un seul rapport antérieur de supraconductivité naturelle, dans la covellite minérale; cependant, parce que les phases supraconductrices qu'ils rapportent dans l'article de PNAS existent dans deux de ces météorites dissemblables, il existe probablement dans d'autres météorites.