C’est l’une des classes les additionally excitantes de la physique moderne : comment pouvons-nous produire les meilleurs supraconducteurs qui restent supraconducteurs même aux températures et à la pression ambiante les in addition élevées possibles ? Ces dernières années, une nouvelle ère de la supraconductivité a commencé avec la découverte des nickelates. Ces supraconducteurs sont à foundation de nickel, c’est pourquoi de nombreux scientifiques parlent de “l’âge du nickel de la recherche sur la supraconductivité”. À bien des égards, les nickelates ressemblent aux cuprates, qui sont à base de cuivre et ont été découverts dans les années 1980.
Mais maintenant, une nouvelle classe de matériaux entre en jeu : dans le cadre d’une coopération entre TU Wien et des universités japonaises, il a été attainable de simuler le comportement de divers matériaux moreover précisément qu’auparavant sur l’ordinateur. Il existe une “zone Boucle d’or” dans laquelle la supraconductivité fonctionne particulièrement bien. Et cette zone n’est atteinte ni avec le nickel ni avec le cuivre, mais avec le palladium. Cela pourrait inaugurer une nouvelle “ère des palladates” dans la recherche sur la supraconductivité. Les résultats viennent d’être publiés dans la revue scientifique Bodily Evaluate Letters.
La recherche de températures de transition moreover élevées
À haute température, les supraconducteurs se comportent de manière très similaire aux autres matériaux conducteurs. Mais lorsqu’ils sont refroidis en dessous d’une certaine “température critique”, ils changent radicalement : leur résistance électrique disparaît complètement et du coup ils peuvent conduire l’électricité sans aucune perte. Cette limite, à laquelle un matériau passe d’un état supraconducteur à un état normalement conducteur, est appelée la “température critique”.
“Nous avons maintenant pu calculer cette “température critique” pour toute une gamme de matériaux. Grâce à notre modélisation sur des ordinateurs performants, nous avons pu prédire le diagramme de period de la supraconductivité du nickelate avec une grande précision, auto les expériences puis montré plus tard », explique le professeur Karsten Held de l’Institut de physique du solide de la TU Wien.
De nombreux matériaux deviennent supraconducteurs juste au-dessus du zéro absolu (-273,15°C), tandis que d’autres conservent leurs propriétés supraconductrices même à des températures beaucoup moreover élevées. Un supraconducteur qui reste supraconducteur à température ambiante normale et à pression atmosphérique normale révolutionnerait fondamentalement la façon dont nous produisons, transportons et utilisons l’électricité. Cependant, un tel matériau n’a pas encore été découvert. Néanmoins, les supraconducteurs à haute température, y compris ceux de la classe des cuprates, jouent un rôle crucial dans la technologie, par exemple dans la transmission de courants importants ou dans la generation de champs magnétiques extrêmement puissants.
Cuivre? Nickel? Ou Palladium ?
La recherche des meilleurs matériaux supraconducteurs possibles est difficile : de nombreux éléments chimiques différents entrent en jeu. Vous pouvez les assembler dans différentes structures, vous pouvez ajouter de minuscules traces d’autres éléments pour optimiser la supraconductivité. “Pour trouver des candidats appropriés, vous devez comprendre au niveau de la physique quantique remark les électrons interagissent les uns avec les autres dans le matériau”, explique le professeur Karsten Held.
Cela a montré qu’il existe un optimum pour la drive d’interaction des électrons. L’interaction doit être forte, mais pas trop forte non plus. Il existe une “zone dorée” entre les deux qui permet d’atteindre les températures de transition les as well as élevées.
Les palladates comme alternative optimale
Cette zone dorée d’interaction moyenne ne peut être atteinte ni avec les cuprates ni avec les nickelates, mais on peut frapper dans le mille avec un nouveau style de matériau : les palladates. “Le palladium est directement une ligne en dessous du nickel dans le tableau périodique. Les propriétés sont similaires, mais les électrons y sont en moyenne un peu additionally éloignés du noyau atomique et les uns des autres, de sorte que l’interaction électronique est in addition faible”, explique Karsten Held.
Les calculs du modèle montrent comment atteindre des températures de changeover optimales pour les données de palladium. “Les résultats de calcul sont très prometteurs”, déclare Karsten Held. « Nous espérons que nous pourrons désormais les utiliser pour lancer des recherches expérimentales. Si nous disposons d’une toute nouvelle classe supplémentaire de matériaux avec des palladates pour mieux comprendre la supraconductivité et créer des supraconducteurs encore meilleurs, cela pourrait faire avancer l’ensemble du domaine de la recherche.