Les scientifiques ont découvert le plus petit supraconducteur du monde, une feuille de quatre paires de molécules de moins d'un nanomètre de large. L'étude menée par l'Université de l'Ohio, publié dimanche en tant que publication anticipée en ligne dans la revue Nature Nanotechnologie , fournit la première preuve que des fils supraconducteurs moléculaires à l'échelle nanométrique peuvent être fabriqués, qui pourraient être utilisés pour des dispositifs électroniques à l'échelle nanométrique et des applications énergétiques.

"Les chercheurs ont dit qu'il est presque impossible de créer des interconnexions à l'échelle nanométrique à l'aide de conducteurs métalliques car la résistance augmente à mesure que la taille du fil devient plus petite. Les nanofils deviennent si chauds qu'ils peuvent fondre et se détruire. Ce problème, Chauffage Joule, a été un obstacle majeur à la réalisation des dispositifs nanométriques, " a déclaré l'auteur principal Saw-Wai Hla, professeur agrégé de physique et d'astronomie au Nanoscale and Quantum Phenomena Institute de l'Ohio University.

Les matériaux supraconducteurs ont une résistance électrique nulle, et peut donc transporter de grands courants électriques sans dissipation de puissance ni génération de chaleur. La supraconductivité a été découverte pour la première fois en 1911, et jusqu'à récemment, était considéré comme un phénomène macroscopique. La découverte actuelle suggère, cependant, qu'il existe à l'échelle moléculaire, qui ouvre une voie inédite pour l'étude de ce phénomène, dit Hla. Les supraconducteurs sont actuellement utilisés dans des applications allant des superordinateurs aux appareils d'imagerie cérébrale.

Dans la nouvelle étude, qui a été financé par le département américain de l'Énergie, L'équipe de Hla a examiné des molécules synthétisées d'un type de sel organique, (PARIS) 2 -GaCl 4 , placé sur une surface d'argent. En utilisant la spectroscopie à effet tunnel, les scientifiques ont observé la supraconductivité dans des chaînes moléculaires de différentes longueurs. Pour les chaînes de moins de 50 nanomètres de longueur, la supraconductivité diminuait à mesure que les chaînes se raccourcissaient. Cependant, les chercheurs ont encore pu observer le phénomène dans des chaînes aussi petites que quatre paires de molécules, ou 3,5 nanomètres de longueur.

Pour observer la supraconductivité à cette échelle, les scientifiques devaient refroidir les molécules à une température de 10 Kelvin. Des températures plus chaudes ont réduit l'activité. Dans les études futures, les scientifiques peuvent tester différents types de matériaux qui pourraient être capables de former des fils supraconducteurs à l'échelle nanométrique à des températures plus élevées, dit Hla.

"Mais nous avons ouvert une nouvelle façon de comprendre ce phénomène, ce qui pourrait conduire à de nouveaux matériaux qui pourraient être conçus pour fonctionner à des températures plus élevées, " il a dit.

L'étude est également remarquable pour fournir des preuves que les sels organiques supraconducteurs peuvent se développer sur un matériau de substrat.

"C'est aussi vital si l'on veut fabriquer des circuits électroniques à l'échelle nanométrique à l'aide de molécules organiques, " Hla a ajouté.