Le désordre qui engendre l'isolant express
Un supraconducteur conduit le courant sans perte, comme une route parfaitement lisse sur laquelle les voitures roulent sans frottement. Mais que se passe-t-il si l'on parsème la route de cailloux et de nids-de-poule ? Des scientifiques ont décidé de le vérifier en ajoutant du désordre à un matériau supraconducteur d'un atome d'épaisseur.
Ils ont pris une couche ultramince d'un composé de fer, de tellure et de sélénium — un supraconducteur à une température plus élevée que beaucoup d'autres. Ensuite, ils ont déposé par pulvérisation de minuscules amas de fer sur cette couche, créant ainsi du désordre. À l'aide d'un microscope à effet tunnel, qui sonde la surface avec une pointe, les scientifiques ont suivi l'évolution du comportement des électrons.
D'abord, la supraconductivité s'est affaiblie, et le matériau est devenu un isolant — le courant a cessé de circuler. Mais le plus intéressant : même dans l'isolant, les électrons restaient liés en paires, comme dans le supraconducteur. Ces paires, appelées paires de Cooper, ne pouvaient pas se déplacer librement à cause du désordre, mais elles ne se dissociaient pas.
Cette découverte montre que la transition d'un supraconducteur vers un isolant ne signifie pas toujours la mort de l'état quantique. Le désordre peut renforcer la liaison entre les électrons, créant de nouvelles phases de la matière. De telles connaissances seront utiles pour créer de l'électronique fonctionnant à basse température et pour comprendre les supraconducteurs à haute température.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2603.04717
The superconductor-insulator transition as a paradigm of quantum phase transitions has attracted tremendous interest over the past three decades. While the magnetic field and carrier density can be tuned to drive the transition, the role of disorder in the transition is not well understood due to the complicated interplay between superconductivity and electron localization. In this work, we controllably introduce disorder in a two-dimensional high-temperature superconductor by depositing iron clusters onto the superconducting monolayer Fe(Te,Se) crystalline film. The spectral evolution from superconducting gaps to insulating gaps with increasing disorder is detected by scanning tunneling spectroscopy measurements. When the disorder is strong, large U-shaped gaps are observed and attributed to the localization-enhanced Cooper pair correlation. Our observations provide the insight into the emergent phases of low-dimensional and high-temperature superconductors with disorder.
L'épaisseur du supraconducteur étudié est d'un seul atome, ce qui en fait un monde presque bidimensionnel où les effets quantiques sont particulièrement forts.
Dans le roman « Blindsight » de Peter Watts, des matériaux aux propriétés quantiques inhabituelles sont décrits, qui changent de comportement à la moindre modification de leur structure.