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Supraconductivité : le puzzle prend forme !

vendredi 9 septembre 2011, par La Rédaction

Légende : Partie centrale d’une bobine résistive du LNCMI Grenoble, permettant de générer un champ magnétique continu de 35 Tesla. La qualité du champ obtenu permet d’effectuer des expériences de RMN à des fréquences d’environ 1.5 GHz.
© Bertrand Maclet / CNRS

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En affaiblissant la supraconductivité avec un fort champ magnétique, les électrons d’un supraconducteur dit « à haute température » s’alignent en filaments linéaires. C’est ce que viennent de montrer les chercheurs du Laboratoire national des champs magnétiques intenses du CNRS (1). Publiés dans Nature le 8 Septembre 2011, ces résultats apportent une nouvelle pièce au puzzle que les physiciens de la matière tentent d’assembler depuis près de vingt-cinq ans.

Découverte il y a cent ans, la supraconductivité est un phénomène spectaculaire qui interroge toujours autant les chercheurs. Les supraconducteurs dits « à haute température » intéressent tout particulièrement les scientifiques, notamment la famille des cuprates, des oxydes de cuivre dont la température maximale de supraconduction est d’environ -140°C. Comment, dans ces cuprates, les électrons parviennent-ils à s’organiser en une même onde, permettant ainsi au matériau de devenir supraconducteur ? C’est la question à laquelle les chercheurs tentent de répondre depuis vingt-cinq ans.

C’est dans ce contexte que l’équipe du Laboratoire national des champs magnétiques intenses, en collaboration avec des scientifiques de Vancouver, a soumis des échantillons d’un cuprate surnommé « YBaCuO »(2) à des champs magnétiques particulièrement intenses (des milliers de fois plus puissants que ceux des petits aimants sur les portes des réfrigérateurs ménagers). Grâce à la technique de résonance magnétique nucléaire(3), les chercheurs ont sondé ce supraconducteur à l’échelle de l’atome et ont découvert que les électrons, sous ces champs intenses, tendent à s’ordonner en filaments rectilignes ou « stripes ».

Un tel alignement des charges n’a été observé jusqu’à présent que dans les matériaux non ou faiblement supraconducteurs, jamais chez des matériaux où la supraconductivité est robuste. Cette découverte permet de comprendre pourquoi : il faut qu’un fort champ magnétique affaiblisse la supraconductivité pour observer l’effet. Les résultats suggèrent aussi que cette tendance à l’alignement pourrait être sous-jacente à tous les cuprates. Reste néanmoins à comprendre si cette nouvelle pièce du puzzle a un quelconque rapport avec le mécanisme de supraconductivité de ces matériaux.

(Cnrs, 8 septembre 2011)

Notes :
(1)Le LNCMI est une unité propre de recherche du CNRS conventionnée avec l’ INSA de Toulouse, l’Université Toulouse III-Paul Sabatier et l’Université Joseph Fourier Grenoble.
(2)Formule chimique complète : YBa2Cu3O6.5
(3)Technique à la base des images d’IRM

Références :
Magnetic-field-induced charge-stripe order in the high temperature superconductor YBa2Cu3Oy l T. Wu, H. Mayaffre, S. Krämer, M. Horvatić, C. Berthier, W.N. Hardy, R. Liang, D.A. Bonn & M.H. Julien. Nature, 8 septembre 2011.