Percée majeure en supraconductivité à température ambiante

Une équipe de chercheurs de l’université de Rochester a fait un bond en avant remarquable en libérant le potentiel de la supraconductivité pratique par la création d’un matériau qui atteint cet état unique dans des conditions plus faciles à gérer que jamais.

Dirigée par Ranga Dias, professeur adjoint de génie mécanique et de physique, l’équipe a mis au point un hydrure de lutécium dopé à l’azote (NDLH) qui présente une supraconductivité à 69 degrés Fahrenheit (soit 20°C) et 10 000 bars de pression. Cette réalisation révolutionnaire pourrait ouvrir une nouvelle ère pour les technologies appliquées alimentées par des supraconducteurs, qui sont connus pour conduire l’électricité sans résistance et expulser les champs magnétiques.

Bien que la pression de 145 000 livres par pouce carré (psi) (ou 10,195 kg par centimètre carré) puisse sembler élevée, il s’agit d’une réduction significative par rapport aux pressions précédemment requises. Cette réduction a été rendue possible par l’application de techniques d’ingénierie de la déformation, semblables à celles utilisées dans la fabrication des puces, qui impliquent souvent des matériaux maintenus ensemble par des pressions chimiques internes bien supérieures à ce chiffre.

Les applications potentielles de ces matériaux sont vastes et transformatrices. Les supraconducteurs pourraient révolutionner les réseaux électriques en éliminant la résistance électrique, qui entraîne actuellement la perte de 200 millions de mégawattheures d’énergie.

Parmi les autres applications potentielles, citons les trains à grande vitesse qui lévitent grâce à l’expulsion de champs magnétiques, une imagerie médicale plus abordable, une électronique numérique plus rapide et le développement de machines tokamaks, qui utilisent des champs magnétiques pour réaliser la fusion en tant que source d’énergie illimitée.

L’équipe n’en est pas à sa première incursion dans le domaine de la supraconductivité. Précédemment, le Pr. Dias et son équipe ont rapporté avoir créé deux matériaux qui atteignaient la supraconductivité à des pressions nettement plus élevées. Toutefois, cette nouvelle découverte change la donne en termes de praticabilité.

Afin de garantir la crédibilité de leurs recherches, les scientifiques ont pris des mesures importantes pour documenter leurs travaux. Ils ont réalisé leurs expériences dans les laboratoires nationaux d’Argonne et de Brookhaven, en présence d’autres scientifiques qui ont assisté à la transition supraconductrice.

La méthode utilisée pour parvenir à ce résultat repose sur un processus complexe et innovant. En combinant des métaux des terres rares avec de l’hydrogène, puis en ajoutant de l’azote ou du carbone, les chercheurs ont formé des hydrures qui ont donné naissance à des matériaux supraconducteurs. Le lutécium a été choisi pour ses propriétés particulières qui améliorent les conditions de la supraconductivité. L’azote a ensuite été utilisé pour stabiliser le matériau, permettant ainsi à la supraconductivité de se produire à plus basse pression.

La création de ce nouveau matériau supraconducteur n’est pas seulement une réussite scientifique, elle ouvre également de nouvelles perspectives dans ce domaine. L’équipe pense que les données recueillies lors de ses expériences pourraient être utilisées pour former des algorithmes d’apprentissage automatique, ce qui permettrait de prédire d’autres matériaux supraconducteurs viables.

Les chercheurs ont également un projet ambitieux : créer un centre d’innovation supraconductrice diplômant à l’université de Rochester. Le centre envisagé favoriserait un écosystème permettant de faire progresser la science de la supraconductivité, en attirant de nouveaux professeurs et scientifiques à l’université et en élargissant le vivier de chercheurs dans ce domaine.

Publication de l’article dans Nature