Dans le domaine de la recherche scientifique, les découvertes majeures continuent d’émerger, offrant des perspectives fascinantes pour l’avenir. L’université de Houston, par le biais du Centre de supraconductivité du Texas, a récemment réalisé une avancée notable dans le domaine de la supraconductivité à pression ambiante. Leur réalisation pourrait avoir un impact significatif sur le développement de technologies énergétiques plus efficaces.
Les chercheurs ont accompli une nouvelle première dans leur quête de la supraconductivité à haute température sous pression ambiante. Leur étude, intitulée «Création, stabilisation et investigation à pression ambiante de la supraconductivité induite par pression dans Bi0.5Sb1.5Te3», a été publiée dans les « Actes de l’Académie nationale des sciences ».
Les professeurs Liangzi Deng et Paul Ching-Wu Chu, du département de physique de l’UH, ont entrepris d’examiner si ils pouvaient amener BST à un état supraconducteur sous pression, sans modifier sa chimie ou sa structure.
L’hypothèse initiale
En 2001, des scientifiques ont supposé que l’application d’une forte pression sur BST modifiait sa topologie de surface de Fermi, ce qui améliorait les performances thermoelectriques. Cette relation entre pression, topologie et supraconductivité a suscité l’intérêt de Liangzi Deng. Ainsi, il a indiqué : «En 2001, des scientifiques ont soupçonné que l’application d’une forte pression sur BST modifiait sa topologie de surface de Fermi, conduisant à une meilleure performance thermoelectrique.»
Chu a souligné que la plupart des solides essentiels à l’industrie existent dans un état métastable. Cependant, le problème est que beaucoup des supraconducteurs les plus prometteurs ne fonctionnent que sous pression, ce qui les rend difficiles à étudier et encore plus ardu à utiliser dans des applications pratiques. Il a ajouté : «Comme l’a souligné le scientifique des matériaux Pol Duwez, la majorité des solides importants pour l’industrie se trouvent dans un état métastable.»
La technique innovante PQP
Afin de surmonter ces obstacles, Deng et Chu ont mis au point une technique appelée protocole de refroidissement sous pression (PQP). Grâce à cette méthode, ils ont réussi à stabiliser les états supraconducteurs induits par haute pression de BST à pression ambiante. Ainsi, aucune condition de haute pression spéciale n’était nécessaire.
Liangzi Deng a expliqué : «Cette expérience montre clairement qu’il est possible de stabiliser l’état induit par haute pression à pression ambiante grâce à une transition électronique subtile sans changement de symétrie.»
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De plus, il a ajouté : «Elle offre une nouvelle approche pour conserver les phases matérielles d’intérêt et les valeurs qui existent normalement uniquement sous pression.»
Cette découverte ouvre la voie à de nouvelles méthodes pour maintenir les phases matérielles précieuses qui ne peuvent généralement exister que sous pression, tant pour la recherche fondamentale que pour les applications pratiques.
Paul Ching-Wu Chu a affirmé pour sa part : « Cette expérience démontre clairement qu’il est possible de stabiliser la phase induite par la haute pression à la pression ambiante grâce à une transition électronique subtile sans changement de symétrie, ce qui offre une nouvelle possibilité de conserver les phases matérielles intéressantes et les valeurs qui n’existent normalement que sous pression. Cela devrait nous aider dans notre recherche de supraconducteurs ayant des températures de transition plus élevées.«
« Il est intéressant de noter que cette expérience a révélé une nouvelle approche pour découvrir de nouveaux états de la matière qui n’existent pas à la pression ambiante à l’origine ou même dans des conditions de haute pression« , a ajouté M. Liangzi Deng. « Elle démontre que la PQP est un outil puissant pour explorer et créer des régions inexplorées dans les diagrammes de phase des matériaux.«
Légende illustration : Les physiciens de l’UH Liangzi Deng (à gauche) et Paul Chu travaillent avec une mini-cellule à enclume de diamant dans le cadre de leurs recherches sur la supraconductivité.
Article : ‘Creation, stabilization, and investigation at ambient pressureof pressure- induced superconductivity in Bi0.5Sb1.5Te3’ / ( 10.1073/pnas.2423102122 ) -University of Houston – Publication dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences
