Des résultats mitigés : la reproduction du LK-99 n’est pas encore concluante

Abordez avec nous une question qui a suscité la curiosité de nombreux chercheurs en sciences et en physique depuis plus d’un siècle : la supraconductivité à température ambiante. Cette problématique a soulevé de multiples revendications, mais aucune d’entre elles n’a pu être vérifiée ou reproduite en laboratoire… jusqu’à présent peut-être.

Cette histoire passionnante ne fait que commencer.

La supraconductivité est un phénomène physique où un matériau n’offre aucune résistance au passage du courant électrique et expulse les champs magnétiques.

Des recherches intensives sont en cours pour trouver des matériaux supraconducteurs à température ambiante, qui révolutionneraient l’électronique et l’énergie en permettant des transmissions d’électricité sans pertes.

La supraconductivité à température ambiante signifie que l’effet supraconducteur persiste à des températures proches d’environ 25°C. C’est un Graal pour la recherche sur la supraconductivité.

Le rôle prédominant des cuprates

Quelques matériaux comme les cuprates présentent de la supraconductivité à des températures plus élevées (-120°C à -70°C). Ils ont en effet été les précurseurs des supraconducteurs à haute température de transition.

L’élément cuivre, qui est à la base de leur composition, semble une fois de plus avoir joué un rôle clé dans cette nouvelle étape de la recherche.

Le composé synthétique LK-99

Récemment, un groupe de chercheurs coréens ( .PDF ) a réussi à synthétiser un composé unique, l’apatite de plomb, également connue sous le nom de LK-99. Cette substance a montré une température de transition critique (Tc) supérieure à 400°K, une caractéristique qui définit sa supraconductivité.

Les caractéristiques de la supraconductivité observées dans ce composé sont pour le moins encourageantes. Nous parlons ici de résistivité nulle (R = 0) et de diamagnétisme à Tc. « Cependant, la capacité calorifique (Cp) n’a pas montré de transition notable à Tc, un élément qui invite à la prudence.« 

La reproduction en laboratoire du LK-99

Inspirés par ces observations, des chercheurs du Laboratoire national de physique de l’Inde ont entrepris de reproduire le LK-99 en suivant un traitement thermique similaire à celui rapporté dans les publications.

Résultat : « La phase est confirmée par des mesures de diffraction des rayons X (XRD), effectuées après chaque traitement thermique. Le diamagnétisme à température ambiante n’est pas mis en évidence par la lévitation d’un aimant permanent sur l’échantillon ou vice versa. D’autres mesures visant à confirmer la supraconductivité en masse sur des échantillons diversement synthétisés sont en cours.« , et d’ajouter : « Nos résultats sur l’échantillon LK-99 actuel, synthétisé à 925∘C, ne confirment pas pour l’instant l’apparition d’une supraconductivité de masse à température ambiante. D’autres études avec différents traitements thermiques sont cependant en cours.« 

En synthèse

À ce stade, les résultats sur l’échantillon actuel de LK-99, synthétisé à 925°C, ne confirment pas l’existence d’une supraconductivité de masse à température ambiante. D’autres études avec différents traitements thermiques sont toutefois en cours, ouvrant la voie à de nouvelles découvertes potentielles dans le domaine de la supraconductivité.

Pour une meilleure compréhension

1. Qu’est-ce que la supraconductivité à température ambiante ?

La supraconductivité est un état où un matériau peut conduire l’électricité sans aucune résistance, conduisant à une perte d’énergie nulle. Cet état est généralement atteint à de très basses températures. La supraconductivité à température ambiante, si elle est réalisée, signifierait que cette absence de résistance peut se produire à des températures beaucoup plus élevées, potentiellement accessibles dans des conditions quotidiennes.

2. Quel est le rôle des cuprates dans la recherche sur la supraconductivité ?

Les cuprates sont une famille de composés contenant du cuivre, qui ont été les premiers à montrer des signes de supraconductivité à haute température. La compréhension des propriétés de ces matériaux a été essentielle pour les recherches sur la supraconductivité à température ambiante.

3. Qu’est-ce que le LK-99 et comment a-t-il été synthétisé ?

Le LK-99 est un composé à base d’apatite de plomb synthétisé par une équipe de chercheurs coréens. Il a montré une température de transition critique (Tc) supérieure à 400∘K (soit 126,85°C), suggérant une possible supraconductivité. La synthèse de LK-99 a suivi un traitement thermique spécifique, dont la phase a été confirmée par des mesures de diffraction des rayons X.

4. Quels sont les résultats actuels concernant la supraconductivité de masse du LK-99 à température ambiante ?

À l’heure actuelle, bien que certaines propriétés du LK-99, comme sa résistivité nulle et son diamagnétisme à la température de transition, soient prometteuses, la supraconductivité de masse à température ambiante n’a pas été confirmée. Des mesures supplémentaires sont en cours pour valider davantage la supraconductivité en masse du LK-99.

5. Quelles sont les prochaines étapes de la recherche sur la supraconductivité à température ambiante ?

La recherche sur la supraconductivité à température ambiante se poursuit, avec de nombreuses équipes de recherche dans le monde entier explorant divers matériaux et techniques de synthèse. Le travail sur le LK-99, bien que non concluant à ce stade, constitue une étape importante qui pourrait ouvrir de nouvelles directions pour la recherche future.

Source : https://arxiv.org/abs/2307.16402 ( .pdf )

Kapil Kumar, N.K. Karn, V.P.S. Awana (CSIR-NPL, INDIA)