Les scientifiques de l'Institut Weizmann ont fait un pas de géant vers la compréhension du phénomène connu sous le nom de supraconductivité :ils ont créé le plus petit SQUID du monde - un appareil utilisé pour mesurer les champs magnétiques - qui a battu le record du monde de sensibilité et de résolution.

La supraconductivité est un phénomène quantique qui ne se produit que lorsque certains matériaux sont refroidis à des températures extrêmement basses. Puis, ils perdent toute résistance au flux d'électricité et expulsent les champs magnétiques à l'intérieur d'eux. Bien qu'utilisé dans tout, des scanners IRM aux accélérateurs de particules, les scientifiques ne comprennent toujours pas complètement la physique qui sous-tend le comportement des supraconducteurs. Entre autres, les matériaux supraconducteurs se trouvent dans les SQUID mêmes utilisés pour mesurer les propriétés supraconductrices :SQUID signifie Superconducting QUantum Interference Device.

Des nano-SQUID sont placés sur des sondes pour scanner et mesurer le champ magnétique en différents points d'un échantillon, former une image de toute la surface - un peu comme créer une carte thermique d'une main en mesurant sa température à des points individuels sur les doigts et les paumes.

Même les SQUIDS très sensibles présentent des défis géométriques lorsqu'il s'agit de numériser des matériaux :ils doivent être aussi petits que possible pour atteindre la résolution d'image la plus élevée, et ils doivent se rapprocher le plus possible de l'échantillon pour imager les plus petites caractéristiques magnétiques. Stagiaires postdoctoraux Drs. Yonathan Anahory et Denis Vasyukov, et doctorant Lior Embon, avec leurs collègues du laboratoire du professeur Eli Zeldov du département de physique de la matière condensée, ont relevé le défi - comme indiqué dans Nature Nanotechnologie – grâce à un montage unique :ils ont pris un tube de quartz creux et l'ont tiré en une pointe très acérée; puis réussi à fabriquer un SQUID encerclant la pointe mesurant à peine 46 nm de diamètre – le plus petit SQUID à ce jour. Ils ont ensuite construit un microscope à balayage autour de la pointe - une réalisation qui leur a permis d'obtenir des images magnétiques à des distances aussi petites que quelques nanomètres de l'échantillon. Les méthodes actuelles de fabrication des SQUID limitent leur taille et leur capacité à s'approcher de très près d'une surface.

« Nous avons le problème inverse :nous devons empêcher la sonde de « s'écraser » dans l'échantillon, " dit Embon. " Bien qu'il existe des SQUID avec des sensibilités plus élevées aux champs magnétiques uniformes, la combinaison d'une haute sensibilité, la proximité de la sonde à l'échantillon et ses dimensions minuscules font de la précision globale de l'appareil un record." Ce "nano-SQUID-on-tip" pourrait, à l'avenir, être capable de mesurer le champ magnétique à partir du spin d'un seul électron - le Saint Graal de l'imagerie magnétique.

Selon Zeldov, qui utilise déjà le nouvel appareil pour étudier les phénomènes supraconducteurs dans son laboratoire, cette invention, espérons-le, mènera non seulement à une meilleure compréhension de la supraconductivité et de l'écoulement tourbillonnaire pour l'application efficace de la technologie supraconductrice, mais aidera à mieux comprendre de nouveaux phénomènes physiques. Comme surprenant, bonus supplémentaire, le nouveau SQUID semble être capable de mesurer de nombreux matériaux autres que les supraconducteurs.