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Supra non conventionnelle ne rime pas avec matériau artificiel


​​Pour la première fois, des chercheurs de l'Iramis et leurs partenaires identifient une supraconductivité non conventionnelle dans un minéral naturel, la miassite Rh17S15, et non pas dans des composés élaborés par des chimistes, comme les cuprates ou les pnictures de fer.
Publié le 11 juillet 2024

​La synthèse de matériaux céramiques tels que les cuprates a révélé une nouvelle supraconductivité à haute température critique. Cette propriété ne relève pas de la supraconductivité conventionnelle, dans le plomb par exemple, où les électrons sont organisés en paires de Cooper grâce aux interactions entre les électrons et les atomes (via le couplage électrons-phonons). De nombreux composés, également synthétiques, comme les composés à « fermions lourds » ou les pnictures de fer (FeAs, etc.) ont rejoint la famille des supraconducteurs non conventionnels et on pourrait penser que cette propriété est intrinsèquement artificielle en raison des conditions de synthèse très particulières de ces matériaux.

Dans ce contexte, des scientifiques de l'Iramis et de l'Université d'Iowa (États-Unis) ont choisi d'étudier un échantillon de miassite Rh17S15 supraconductrice pour lequel le champ magnétique maximal applicable (critique) atteint 20 teslas, une valeur deux fois plus élevée que celle attendue pour un supraconducteur conventionnel. Un échantillon en tous points analogue aux cristaux présents dans les minéraux de la rivière Miass, dans les montagnes du sud de l'Oural, en Russie...

Les chercheurs ont étudié la nature du couplage responsable de la supraconductivité dans la miassite selon deux approches.

  • Ils ont mesuré la profondeur de pénétration d'un champ magnétique de faible intensité dans l'échantillon, en fonction de la température.
  • Ils ont observé la réponse des propriétés électroniques de l'échantillon à la création de lacunes dans le réseau cristallin, produites par irradiation avec des électrons relativistes de l'accélérateur Sirius, au LSI).

Les résultats de ces expériences pointent tous vers une supraconductivité non conventionnelle.

  • La profondeur de pénétration du champ magnétique varie linéairement avec la température et non pas exponentiellement.
  • La température critique est réduite fortement avec le désordre non magnétique induit par les lacunes, au lieu de rester invariante.

L'étude montre ainsi que la miassite possède un paramètre d'ordre avec des « nœuds », similaire à celui des cuprates à haute température critique. La topographie du gap supraconducteur présente une symétrie cubique avec des lignes circulaires de « nœuds » où le paramètre d'ordre s'annule.

Ces preuves de supraconductivité non conventionnelle, que l'on peut retrouver au sein d'un minéral naturel, permettent d'affirmer in fine qu'il n'y a rien d'intrinsèquement « artificiel » dans la supraconductivité non conventionnelle.



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