Supraconductivité et électrons « cristaux liquides » express
Dans le cristal TiSe2, les électrons se comportent comme des aiguilles de boussole qui se mettent soudainement à pointer dans la même direction. C'est ce qu'on appelle l'état nématique, par analogie avec les cristaux liquides, où les molécules s'alignent selon une direction commune, bien que le matériau reste liquide.
Les chercheurs ont mesuré comment la résistance électrique du cristal varie lorsqu'on l'étire dans différentes directions. Il s'est avéré qu'à haute température, les « aiguilles » des électrons oscillent, mais lors du refroidissement, ces oscillations s'amplifient, comme si le système était sur le point de choisir une direction. La température à laquelle cela se produit est notée T*. L'ajout de cuivre déplace T* vers le bas, et lorsque T* approche de zéro, la supraconductivité devient maximale. Si on ajoute encore plus de cuivre, T* change de signe et la supraconductivité disparaît.
Il s'avère que les fluctuations nématiques ne sont pas un simple effet secondaire, mais un possible « colle » qui aide les électrons à s'associer en paires et à circuler sans résistance. Le cristal CuxTiSe2 devient une plateforme unique pour étudier une telle supraconductivité.
Le mot « nématique » vient du grec « nema » qui signifie fil : les molécules d'un cristal liquide nématique s'alignent comme des fils dans un tissu.