Des recherches récentes ont démystifié les supraconducteurs à haute température critique, identifiant leur état « métallique exotique » unique et un point critique quantique clé. Cette découverte, fruit d'un effort de collaboration et d'une expérimentation approfondie, constitue une étape importante vers des technologies supraconductrices et durables avancées, contribuant ainsi à un avenir plus vert.
Un rapport de recherche récemment publié dans Nature Communications par des chercheurs du Politecnico di Milano, de l'Université de technologie Chalmers de Göteborg et de l'Université Sapienza de Rome révèle l'un des nombreux mystères des supraconducteurs à base de cuivre à haute température critique : même au-dessus de la température critique, ils sont spéciaux et se comportent comme des métaux « étranges ». Cela signifie que leur résistance change avec la température différemment des métaux ordinaires.
Cette recherche fait allusion à l'existence d'un point critique quantique associé aux « métaux exotiques ».
Comportement des métaux exotiques et points critiques quantiques
"Le point critique quantique signifie que dans certaines conditions, les propriétés d'un matériau muteront entièrement en raison d'effets quantiques." Riccardo Arpaia, chercheur au Département de microtechnologie et de nanosciences de l'Université Chalmers et auteur principal de cette étude, a commenté : « Tout comme la glace fond et devient liquide en raison des effets microscopiques de la température à zéro degré Celsius, l'oxyde de cuivre deviendra également un métal « étrange » en raison des fluctuations de charge quantique.
La recherche s'appuie sur des expériences de diffusion des rayons X réalisées au synchrotron européen ESRF et au synchrotron britannique DLS. Ces expériences ont révélé l'effet des fluctuations de la densité de charge sur la résistance de l'oxyde de cuivre, ce qui rend l'oxyde de cuivre « bizarre ». Des mesures systématiques des changements d'énergie de ces fluctuations ont déterminé la valeur minimale de la densité des porteurs de charge : le point critique quantique.
Impact et orientations futures
"C'est le résultat de plus de cinq années de travail. Nous avons utilisé une technologie appelée RIXS, développée principalement par nos soins au Politecnico di Milano. Grâce à de vastes campagnes de mesure et à de nouvelles méthodes d'analyse des données, nous avons démontré l'existence de points critiques quantiques." Giacomo Ghiringhelli, professeur au Département de physique du Politecnico di Milano et coordinateur de la recherche, a ajouté : « Une meilleure compréhension des oxydes de cuivre aidera à concevoir de meilleurs matériaux avec des températures critiques plus élevées, les rendant plus faciles à exploiter dans les technologies futures. »
Sergio Caprara, avec ses collègues du Département de physique de l'Université de Rome Sapienza, a émis l'hypothèse que les fluctuations de charge jouent un rôle clé dans les oxydes de cuivre. Il a déclaré : « Cette découverte constitue une avancée importante dans la compréhension non seulement des propriétés anormales de l'état métallique des oxydes de cuivre, mais également des mécanismes encore obscurs derrière la supraconductivité à haute température. »
Référence : DOI:10.1038/s41467-023-42961-5
Source compilée : ScitechDaily