Les supraconducteurs sont des matériaux qui conduisent l’électricité sans résistance, ce qui les rend prometteurs pour diverses applications telles que les trains à grande vitesse, les lignes électriques économes en énergie et l’imagerie médicale. Les supraconducteurs à base de fer, découverts en 2008, constituent une classe de matériaux susceptibles de fonctionner à des températures plus élevées que les supraconducteurs conventionnels, réduisant ainsi les pertes d'énergie.
Dans l'étude, publiée dans la revue "Nature Physics", les chercheurs ont étudié la structure électronique des supraconducteurs à base de fer en utilisant une technique appelée spectroscopie de photoémission à résolution angulaire (ARPES). Cette technique leur a permis de mesurer l'énergie et la quantité de mouvement des électrons dans le matériau, fournissant ainsi un aperçu des propriétés électroniques du matériau et des mécanismes à l'origine de la supraconductivité.
Étonnamment, l’équipe a observé une asymétrie distinctive dans la structure électronique, en particulier dans la disposition des électrons autour des atomes de fer. Cette asymétrie remettait en question les modèles théoriques existants, qui prédisaient un arrangement plus symétrique.
"L'asymétrie électronique observée était comme une empreinte digitale qui ne pouvait être expliquée par aucune des théories actuelles", a déclaré l'auteur principal, le Dr Alexander Fedorov de l'Institut Max Planck pour la recherche sur l'état solide.
Pour mieux comprendre, les chercheurs ont réalisé des expériences et des calculs théoriques supplémentaires. Ils ont découvert que l’asymétrie résulte des interactions entre les électrons et des vibrations du réseau au sein du matériau. Ces interactions modifient la structure électronique, conduisant à l'asymétrie observée.
La découverte de cette asymétrie électronique pourrait avoir des implications significatives pour le développement de nouveaux supraconducteurs. En comprenant et en contrôlant ces interactions électroniques, les scientifiques pourraient être en mesure de concevoir des matériaux présentant des températures de transition supraconductrices encore plus élevées et des performances améliorées.
"Nos résultats offrent une nouvelle perspective sur les propriétés électroniques et les mécanismes de supraconductivité dans les matériaux à base de fer", a déclaré le co-auteur, le Dr Philipp Gegenwart, directeur de l'Institut Max Planck de recherche sur l'état solide. "Ils ouvrent la voie au développement de matériaux supraconducteurs plus efficaces pour diverses applications."
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour explorer les conséquences de cette asymétrie électronique et identifier d'autres facteurs qui influencent la supraconductivité dans les matériaux à base de fer. Cela pourrait à terme conduire à la réalisation de supraconducteurs hautement efficaces fonctionnant à des températures proches de la température ambiante, révolutionnant ainsi les technologies dans les domaines de l’énergie, des transports et de la médecine.
