Découverte en 1911 par le physicien néerlandais Heike Kamerlingh Onnes, la supraconductivité constitue un domaine actif de recherche en physique de la matière condensée. Caractérisés par une résistivité nulle et par l’expulsion d’un champ magnétique (effet Meissner) en dessous de leur température critique, les supraconducteurs ouvrent la voie à des applications révolutionnaires dans de nombreux domaines. Récemment, des physiciens ont réussi à observer le phénomène à une température plus élevée que jamais.
Les scientifiques allemands ont franchi une nouvelle étape dans la supraconductivité : observer le phénomène à la température la plus élevée jamais atteinte, soit seulement -23 °C. Les travaux ont été dirigés par Mikhail Eremets, physicien à l’Institut Max Planck de chimie, qui avait établi le précédent record de haute température pour la supraconductivité en 2014, à -70 °C. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature.
La supraconductivité à température ambiante, supérieure à 0 °C, est un véritable Graal pour les physiciens. Si cela pouvait être réalisé, cela révolutionnerait l’efficacité et la performance des systèmes électriques, en améliorant considérablement les réseaux électriques, le transfert de données à grande vitesse et les moteurs électriques, pour ne citer que quelques exemples.
Eremets et son équipe ont atteint le précédent record de supraconductivité à haute température en utilisant du sulfure d’hydrogène sous 150 gigapascals de pression (le noyau de la Terre se situant entre 330 et 360 gigapascals). L’hydrogène sulfuré est un matériau tellement léger qu’il peut vibrer à des vitesses élevées, ce qui signifie des températures plus élevées — mais une telle pression est nécessaire pour l’empêcher de se disloquer en vibrant.
Supraconductivité à -23 °C : un nouveau record de température grâce à l’hydrure de lanthane
Cette nouvelle recherche a utilisé un matériau différent, appelé l’hydrure de lanthane, soumis à une pression d’environ 170 gigapascals. Plus tôt cette année, l’équipe a annoncé qu’elle avait atteint la supraconductivité avec ce matériau à -58.15 °C et qu’à présent, quelques mois plus tard, elle a amélioré ce résultat.
« Ce saut de 50 °C par rapport au précédent record de température critique de -70.15 °C, indique la possibilité réelle d’obtenir la supraconductivité à température ambiante dans un proche avenir » écrivent les chercheurs.
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Selon la revue MIT Technology Review, trois tests sont considérés comme cruciaux pour caractériser la supraconductivité, et l’équipe n’en a obtenu que deux : la chute de la résistance en dessous d’un seuil critique de température, et le remplacement des éléments dans le matériau par des isotopes plus lourds afin d’observer une chute correspondante de la température supraconductrice.
Le troisième est l’effet Meissner. Lorsque le matériau passe en dessous de la température critique pour atteindre la supraconductivité, il « éjecte » son champ magnétique. L’équipe n’a pas encore observé ce phénomène, car son échantillon est très petit — bien en dessous des capacités de détection de son magnétomètre.
Cependant, le passage à la supraconductivité a également un effet sur le champ magnétique externe. Ce n’est pas une détection directe, mais l’équipe a pu observer cet effet.