La supraconductivité à température ambiante se rapproche d'un pas express
La supraconductivité est la capacité d'un matériau à conduire l'électricité sans perte. Les fils ordinaires chauffent et une partie de l'énergie se dissipe en chaleur, alors qu'un supraconducteur laisse passer le courant sans résistance. Mais jusqu'à présent, un tel état n'était obtenu qu'à très basse température ou sous une pression énorme, ce qui empêche son usage quotidien.
Des physiciens de l'Université de Houston, dirigés par Paul Chu, ont imaginé comment « tremper » l'état supraconducteur créé sous pression afin qu'il persiste dans des conditions normales. Ils ont pris une céramique de mercure, baryum, calcium, cuivre et oxygène (HgBa₂Ca₂Cu₃O₈₊δ) — un matériau qui détenait déjà le record de température de transition. D'abord, ils ont comprimé l'échantillon pour renforcer la supraconductivité, puis ils ont lentement relâché la pression selon un protocole spécial. Il s'est avéré qu'après ce traitement, le matériau reste supraconducteur à 151 K (−122 °C) — un nouveau record à pression ambiante.
Pour s'assurer que l'effet n'est pas dû au hasard, les chercheurs ont vérifié la structure du matériau par rayonnement X synchrotron et calculé comment les atomes vibrent dans le réseau. Les calculs ont confirmé : après le retrait de la pression, le réseau cristallin conserve une disposition atomique avantageuse qui stabilise l'état supraconducteur. Cette approche — le « protocole de trempe sous pression » — pourrait également fonctionner pour d'autres matériaux où la supraconductivité n'apparaît que sous pression.
Si l'on parvient à élever encore la température, l'humanité obtiendra des câbles sans perte, des aimants puissants pour les trains à lévitation magnétique et des accélérateurs de particules compacts. Et surtout, les supraconducteurs aideront à confiner le plasma dans les réacteurs à fusion, rapprochant ainsi une source d'énergie inépuisable.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2603.12437
Superconductivity has been a vigorously researched topic since its discovery in 1911. Raising the superconducting transition temperature (Tc) has been the main driving force behind such long-sustained efforts due to its potential for impacting humanity and the fundamental knowledge gained from understanding this macroscopic coherent quantum state at high temperatures. The successful development of high-Tc superconductivity will make possible extraordinarily efficient generation, delivery, and utilization of energy, and could also enable the development of controlled fusion while impacting other burgeoning fields like quantum computation and quantum electronics. However, progress has been hindered by a longstanding plateau in the record ambient-pressure Tc, unchanged since 1993. Subsequent significant advancements in Tc have been achieved only under high pressures, preventing the realization of superconductivity's full potential. To directly address this challenge, we developed a pressure-quench protocol (PQP) to stabilize pressure-induced/-enhanced superconducting states at ambient pressure. Here we achieve a record ambient-pressure Tc of 151 K in the cuprate HgBa2Ca2Cu3O8+{\delta} via PQP. The experimental results are further supported by synchrotron X-ray diffraction measurements and phonon and electronic structure calculations. This breakthrough opens new avenues for stabilizing and exploring ambient-pressure high-Tc superconducting states and other quantum states that have been previously only accessible under pressure, paving the way for deeper understanding and practical applications of high-Tc superconductivity and beyond.
La température record de 151 K est de −122 °C, ce qui correspond à peu près à la température à la surface d'Europe, la lune de Jupiter, à l'ombre.
Dans le roman d'Arthur C. Clarke « Les Enfants d'Icare », les extraterrestres utilisent la supraconductivité pour la lévitation et le transfert instantané d'énergie — notre réalité rattrape lentement la fiction.