Aux chercheurs du domaine, ils sont connus sous le nom de « mauvais métaux », ' mais ils ne sont pas vraiment si mauvais. En réalité, ce sont les meilleurs supraconducteurs car ils sont capables de conduire le courant avec le plus haut rendement et sans résistance jusqu'à des températures élevées. Cela a été vu expérimentalement. Pourtant, leur comportement reste un mystère. Les forces de répulsion entre les électrons dans ces matériaux sont beaucoup plus fortes que dans les supraconducteurs à basse température :alors comment des particules de même charge surmontent-elles ces forces et parviennent-elles à s'apparier et à transporter le courant comme cela se produit dans les supraconducteurs « traditionnels » ?

Une équipe de chercheurs de SISSA à Trieste en collaboration avec l'Université de Technologie de Vienne ont trouvé un possible, réponse surprenante. Selon l'étude publiée dans Lettres d'examen physique , dans ces matériaux les électrons se transformeraient en de nouveaux objets, avec un caractère inédit qui leur permettrait de s'apparier et ainsi de supraconducteur le courant. Dans leurs recherches, les chercheurs ont également démontré la particularité d'un nouveau type de mauvais métaux, appelé « métaux de Hund », ' important pour une classe de matériaux à base de fer. Les scientifiques pensent que ces matériaux sont particulièrement intéressants car ils sont supraconducteurs et plutôt malléables, ce qui les rend très adaptés aux applications technologiques.

Supraconducteurs à basse température

"Les supraconducteurs sont des matériaux intéressants car ils cachent de nombreux mystères non résolus et, à la fois, ils offrent un potentiel d'application incroyable, " explique Laura Fanfarillo, Angelo Valli et Massimo Capone, auteurs de la recherche. Ce sont des composés chimiques qui, en dessous d'une température critique, conduire l'électricité sans aucune résistance, donc sans dissipation de chaleur. Il est facile d'imaginer leur potentiel dans le domaine technologique. Si ce n'était que pour beaucoup d'entre eux, les supraconducteurs dits basse température, la supraconductivité apparaît à des températures très proches du zéro absolu, rendant leur utilisation compliquée et très coûteuse. Cependant, il existe aussi des supraconducteurs à haute température, comme les mauvais métaux, dont la température critique, bien que bien en dessous de zéro, nécessitent un refroidissement beaucoup moins compliqué et coûteux. Pour cette raison, ces matériaux sont considérés comme les supraconducteurs les plus intéressants à explorer pour faire la lumière sur les caractéristiques physiques qui les rendent si particuliers.

"Et pourtant ils bougent (ensemble)"

Les chercheurs expliquent que, "Dans les supraconducteurs à basse température, nous savons que la supraconductivité est le résultat de l'appariement d'électrons qui surmontent la répulsion due à leur charge négative grâce à un" médiateur ". Une fois organisés en paires, les électrons commencent à se déplacer de manière cohérente et transportent le courant électrique sans rencontrer aucune résistance. la répulsion coulombienne, auxquels les électrons sont soumis, est beaucoup plus résistant que dans les métaux traditionnels. Cette répulsion, en théorie, devrait empêcher encore plus décisivement la formation de ces paires et le transport du supercourant. au moins dans ce cas, il y a un médiateur, il reste à comprendre comment les mauvais métaux sont de si bons supraconducteurs. Avec nos calculs, nous avons essayé de faire la lumière sur ce mystère intrigant."

Quasiparticules pour conduire l'électricité

Ce que les scientifiques ont découvert, c'est que ce sont précisément les caractéristiques qui, d'un coup d'œil superficiel, en feraient les pires candidats possibles, qui transforment ces matériaux en supraconducteurs si puissants. Dans ces matériaux, les électrons se transforment en quasiparticules particulières dont les caractéristiques sont en réalité beaucoup plus compatibles avec l'appariement, justifiant ainsi leur comportement expérimental. Cependant, cela ne s'arrête pas là :« Dans ce travail, nous avons également démontré qu'un nouveau type de mauvais métal caractérisé par un type particulier de répulsion, appelé 'le métal de Hund', ' ouvre des perspectives intéressantes dans le domaine de la supraconductivité. Nos résultats, " concluent les scientifiques " expliquent avec précision et élégance une quantité de preuves expérimentales dans la classe des supraconducteurs ferreux, un type de matériau relativement nouveau découvert en 2008, mais dont les propriétés inédites sont encore un champ d'investigation plein de questions pour les scientifiques."