La supraconductivité à température ambiante a été atteinte pour la première fois

« Les détails exacts du fonctionnement de ce composé ne sont pas entièrement compris – les chercheurs ne savent même pas exactement quel composé ils ont fabriqué. Mais ils développent de nouveaux outils pour le découvrir et sont optimistes quant à la possibilité de modifier la composition du composé pour qu’il reste supraconducteur même à basse pression ».

Les supraconducteurs à température ambiante – des matériaux qui conduisent l’électricité avec une résistance nulle sans nécessiter de refroidissement spécial – sont le genre de miracle technologique qui bouleverserait la vie quotidienne. Ils pourraient révolutionner le réseau électrique et permettre la mise en lévitation des trains, parmi de nombreuses autres applications potentielles. Mais jusqu’à présent, les supraconducteurs ont dû être refroidis à des températures extrêmement basses, ce qui les a limités à une utilisation en tant que technologie de niche (bien qu’importante). Pendant des décennies, il a semblé que la supraconductivité à température ambiante pourrait être à jamais hors de portée, mais au cours des cinq dernières années, quelques groupes de recherche dans le monde se sont lancés dans une course pour l’atteindre en laboratoire.

L’un d’entre eux vient de gagner.

Dans un article publié dans Nature, des chercheurs rapportent avoir atteint la supraconductivité à température ambiante dans un composé contenant de l’hydrogène, du soufre et du carbone à des températures allant jusqu’à 13,3 °C (287,7 K). La température la plus élevée précédente avait été de 260 K, soit 8 °F, atteinte par un groupe rival à l’université George Washington et à la Carnegie Institution de Washington, DC, en 2018. (Un autre groupe à l’Institut Max Planck de chimie de Mayence, en Allemagne, a atteint 250 K, ou -9,7 °F, à peu près à la même époque). Comme les précédents records, le nouveau record a été atteint sous des pressions extrêmement élevées – environ deux millions et demi de fois plus élevées que celles de l’air que nous respirons.

« C’est un point de repère », déclare José Flores-Livas, physicien informaticien à l’université Sapienza de Rome, qui crée des modèles expliquant la supraconductivité à haute température et qui n’a pas participé directement aux travaux. « En quelques années, dit-il, nous sommes passés de 200 [K] à 250 et maintenant à 290. Je suis presque sûr que nous atteindrons 300 ».

Les courants électriques sont des charges électriques circulantes, le plus souvent composées d’électrons. Les conducteurs, comme les fils de cuivre, contiennent beaucoup d’électrons mal liés. Lorsqu’un champ électrique est appliqué, ces électrons circulent relativement librement. Mais même les bons conducteurs comme le cuivre ont une résistance : ils s’échauffent lorsqu’ils transportent de l’électricité.

La supraconductivité, c’est-à-dire la circulation des électrons à travers un matériau sans résistance, semble impossible à première vue. C’est comme si l’on pouvait rouler à grande vitesse dans un centre ville encombré, sans jamais toucher un feu de circulation. Mais en 1911, la physicienne néerlandaise Heike Kamerlingh Onnes a découvert que le mercure devient un supraconducteur lorsqu’il est refroidi à quelques degrés au-dessus du zéro absolu (environ -460 °F, ou -273 °C). Il a rapidement observé ce phénomène dans d’autres métaux comme l’étain et le plomb.

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