© D. Colson/CNrsPhotothèque © J. bobroff/CNrsPhotothèque w 24 | L’enquête cnrs I LE JOurnal Des matériaux très prometteurs 03 04 200 µm Pour qu’un métal devienne supraconducteur, il faut que sa température frise le zéro absolu, à – 273,15 °C. Or la découverte de matériaux pouvant l’être à des températures plus élevées a secoué le landerneau de la physique. Et si, finalement, la supraconductivité pouvait aussi exister à température ambiante ? Transporter de l’électricité sans aucune déperdition ou créer des champs magnétiques intenses sans le recours à de coûteux et encombrants systèmes de refroidissement en fait rêver plus d’un. Mais, avant 03 Photo au microscope colorisée d’un cuprate. Cet oxyde de cuivre présente la meilleure supraconductivité connue à ce jour. 04 La structure atomique des cuprates rappelle un mille-feuille. 05 Les 600 condensateurs du lncmi permettent de générer de puissantes impulsions magnétiques. 06 Cyril Proust prépare le système de mesure dans lequel sont placés les échantillons de matériau supraconducteur. d’atteindre ce Graal, encore faut-il comprendre cette supraconductivité dite à haute température. Comprenez « à des températures un peu plus élevées que celles observées jusque-là » … des résultats déconcertants Les premiers supraconducteurs à haute température à avoir été découverts, dans les années 1980, sont les cuprates, des composés à base d’oxyde de cuivre. Le record de température de passage à la phase supraconductrice détenu par un cuprate est aujourd’hui de – 135 °C. Dans ce cas, le phénomène est-il identique à celui observé dans les métaux ? Cela fait vingt ans que les physiciens tentent de décrypter cette supraconductivité « non conventionnelle ». Les expériences montrent que, comme dans les métaux, il se forme ces paires d’électrons qui conduisent à la disparition de la résistance électrique du matériau (lire l’encadré p. 22). Seulement voilà, la formation des paires ne peut pas s’expliquer par la théorie de 1956, la fameuse théorie BCS, applicable aux métaux. Un écueil d’autant plus grand que les physiciens ne comprennent pas plus le comportement des électrons dans les cuprates lorsque ces derniers ne sont pas supraconducteurs. La situation est à ce point déconcertante que Philippe Bourges, du Laboratoire Léon-Brillouin 1, à Saclay, résume ainsi les premières tentatives d’explication de la supraconductivité des cuprates : « Toutes les idées simples auxquelles les gens ont pensé rapidement ont tout bonnement échoué. » Ces matériaux s’avèrent de fait par ticulièrement déroutants. Comme l’explique Julien Bobroff, du Laboratoire de physique des solides, à Orsay, « lorsque chaque atome de cuivre d’un cuprate porte un électron, le matériau est totalement isolant à toute température. Or il suffit de retirer un électron d’un atome sur 20, ce 05 |
