Avec leur résistance électrique nulle et des propriétés conductrices magnétiques et thermiques remarquables, les supraconducteurs ont le potentiel de révolutionner de nombreuses technologies. Le problème est qu’ils fonctionnent mieux à des températures cryogéniques aux environs du zéro absolu (-273 °C). Dans le cadre de leur quête pour qu’un supraconducteur fonctionne à température ambiante, des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la Chimie et de l’Université Johannes Gutenberg de Mayence ont atteint un nouveau record en matière de supraconducteur à haute température.
Les supraconducteurs ont toutes sortes d’utilisations, depuis des scanners d’IRM jusqu’aux réacteurs à fusion, mais leur application est limitée par le fait que la plupart ne fonctionne qu’à des températures inférieures à -234º C. Idéalement, les ingénieurs veulent un supraconducteur qui fonctionne à température ambiante, mais jusqu’à présent, les meilleurs disponibles sur le marché étaient en céramique ou cuprates d’oxyde de cuivre qui étaient opérationnels à – 140º C à pression normale et -109º C à haute pressions.
Le nouveau détenteur du record atteint par l’équipe dirigée de l’Institut Max Planck est le sulfure d’hydrogène (H₂S); un gaz incolore mais très certainement pas inodore qui donne une odeur d’oeufs pourris. Les chercheurs ont provoqué le composé pour le transformer en supraconducteur en le refroidissant et en le soumettant à des pressions élevées au moyen d’une enclume de diamant. C’est une chambre à super haute-pression faite de deux diamants à faces planes.
Le liquide super-refroidi de sulfure d’hydrogène a été placé dans une cellule cryogénique d’un centimètre cube entre les diamants et la pression a été appliquée. A mesure que les diamants se serraient ensemble, le mélange a été soumis à une pression de 1,5 mégabars (qui est la moitié de la pression trouvé au centre de la Terre) au point que la supraconductivité a commencé à une nouvelle température record de -70º C.
La cellule était équipée d’électrodes pour mesurer la résistance électrique, tandis qu’une seconde chambre est équipée de capteurs magnétiques. Entre elles, les deux chambres ont été capables de mesurer avec précision le point où les changements dans le magnétisme et la conductivité ont montré la transition vers la supraconductivité à mesure que la pression augmentait et que la température diminuait.
L’équipe pense que la température relativement élevée du supraconducteur est principalement due à des atomes d’hydrogène dans le composé. L’hydrogène oscille à la fréquence maximale d’un élément quelconque et le réseau cristallin formé s’est solidifié dès lors que le gaz se solidifiait sous une pression élevée plus les fortes liaisons atomiques dans la molécule à mesure que cela changeait de H₂S à H₃S sous une pression contribue vers la supraconductivité.
L’équipe cherche maintenant à améliorer le nouveau record en produisant des supraconducteurs à des températures de transition plus élevées. Parce que cela nécessitera l’augmentation des pressions à au moins le double de celles utilisées dans l’expérience actuelle, cela signifie le remplacement du sulfure d’hydrogène par un autre composé – éventuellement de l’hydrogène pur. En outre, ils espèrent trouver des substances, tels que des polymères riches en hydrogène, qui pourraient être utilisés comme des supraconducteurs à des températures élevées sans nécessité de haute pression.
« Il y a beaucoup de potentiel dans la recherche d’autres matériaux avec lesquels la supraconductivité conventionnelle se produit à des températures élevées,» précise Mikhael Eremets, chef du groupe de travail. « Il n’y a théoriquement pas de limite en termes de température de transition des supraconducteurs conventionnels, et nos expériences nous donnent des raisons d’espérer que la supraconductivité peut même se produire à température ambiante. »
http://www.uni-mainz.de/presse/19539_ENG_HTML.php
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14964.html
