La science fait un pas en avant dans la recherche de supraconducteurs qui ne nécessiteront pas de pression ultra-élevée pour fonctionner, grâce aux recherches multinationales dirigées par Xiaojia Chen de l'Université de Houston.
"L'objectif des chercheurs en supraconductivité est depuis longtemps de faciliter, voire d'éliminer les contrôles critiques actuellement requis concernant la température et la pression", a déclaré Chen, professeur de physique M.D. Anderson au Collège des sciences naturelles et des mathématiques de l'UH et chercheur principal au Texas Center. pour la supraconductivité à l'UH.
L'évolution vers l'élimination de la manipulation spéciale actuelle requise par les matériaux supraconducteurs (qui sont définis comme des matériaux offrant peu ou pas d'impédance à la résistance électrique ou aux champs magnétiques) laisse entendre que le potentiel d'augmentation radicale de l'efficacité de certains processus dans la recherche, les soins de santé, l'industrie et d'autres entreprises commerciales pourraient devenir réalité d'ici peu.
Mais actuellement, les conditions nécessaires au succès de la supraconductivité dépassent les ressources de nombreux utilisateurs potentiels, voire de nombreux laboratoires de recherche.
Chen explique que l'abaissement de la pression accessible pour la supraconductivité est l'un des objectifs importants des études actuelles sur les hydrures. "Mais les expériences ont encore du mal à fournir un ensemble de preuves convaincantes", a-t-il déclaré.
"Par exemple, il a été rapporté que les hydrures de terres rares présentent une supraconductivité proche de la température ambiante. Ceci est basé sur les observations de deux caractéristiques essentielles :l'état de résistance nulle et l'effet Meissner", a déclaré Chen.
(L'effet Meissner, découvert en 1933, reconnaît une diminution ou une inversion du magnétisme lorsqu'un matériau atteint la supraconductivité, fournissant ainsi aux physiciens une méthode pour mesurer le changement.)
"Cependant, ces matériaux supraconducteurs de terres rares n'ont atteint leur cible qu'à des pressions extrêmement élevées. Pour progresser, nous devons réduire la pression de synthèse aussi basse que possible, idéalement aux conditions atmosphériques", a expliqué Chen.
L'équipe de Chen a trouvé sa percée en choisissant des supports conducteurs :des alliages d'hydrures, qui sont des substances métalliques fabriquées en laboratoire qui contiennent des molécules d'hydrogène à deux électrons. Plus précisément, ils ont travaillé avec des hydrures d'yttrium-cérium (Y0,5 Ce0,5 H9 ) et les hydrures de lanthane-cérium (La0,5 Ce0,5 H10 ).
L'inclusion de cérium (Ce) s'est avérée faire une différence clé.
"Ces observations ont été suggérées en raison de l'effet de pré-compression chimique accru grâce à l'introduction de l'élément Ce dans ces superhydrures", a expliqué Chen.
Deux articles de revues détaillent les conclusions de l'équipe. Le plus récent, dans Nature Communications , se concentre sur les hydrures d'yttrium-cérium ; l'autre, dans Journal of Physics :Condensed Matter , se concentre sur les hydrures de lanthane-cérium.
L’équipe a découvert que ces supraconducteurs peuvent maintenir des températures de transition relativement élevées. En d'autres termes, les hydrures de lanthane-cérium et d'yttrium-cérium sont capables d'être supraconducteurs dans des conditions moins extrêmes (à une pression plus basse mais en maintenant une température de transition relativement plus élevée) que ce qui a été réalisé auparavant.
"Cela nous fait avancer dans notre évolution vers un support supraconducteur fonctionnel et relativement disponible", a déclaré Chen. "Nous avons soumis nos résultats à de multiples mesures du transport électrique, de diffraction des rayons X synchrotron, de diffusion Raman et à des calculs théoriques. Les tests ont confirmé que nos résultats restent cohérents."
"Cette découverte ouvre la voie à une supraconductivité à haute température qui peut être accessible dans de nombreux laboratoires actuels", a expliqué Chen. La recherche sur les hydrures repousse bien la frontière bien au-delà de la norme reconnue fixée par les oxydes de cuivre (également connus sous le nom de cuprates).
"Nous avons encore du chemin à parcourir pour atteindre de véritables conditions ambiantes. L'objectif reste d'atteindre la supraconductivité à température ambiante et à une pression équivalente à notre atmosphère familière au niveau du sol. La recherche se poursuit donc", a déclaré Chen.
Plus d'informations : Liu-Cheng Chen et al, Synthèse et supraconductivité dans les hydrures d'yttrium-cérium à haute pression, Nature Communications (2024). DOI :10.1038/s41467-024-46133-x
Ge Huang et al, Synthèse de la phase supraconductrice de La0.5Ce0.5H10 à hautes pressions, Journal of Physics :Condensed Matter (2023). DOI :10.1088/1361-648X/ad0915
Informations sur le journal : Communications naturelles
Fourni par l'Université de Houston
