Supraconductivité dans le graphène : la danse des électrons express

Une feuille de graphène d'un atome d'épaisseur est tordue sous un petit angle, et elle commence à se comporter comme un gâteau en couches où les couches sont légèrement tournées les unes par rapport aux autres. À un certain angle de rotation, ce matériau devient supraconducteur : les électrons commencent à se déplacer par paires, comme des danseurs de valse, sans perdre d'énergie. Mais ce qui se passe exactement à l'intérieur restait jusqu'ici un mystère.

Dans ce nouveau travail, les scientifiques ont examiné cette « danse » à l'aide de deux outils différents : la spectroscopie à effet tunnel, qui prend une « photo » des états électroniques, et la mesure de la rigidité superfluide, c'est-à-dire la résistance de l'état supraconducteur aux changements. Il s'est avéré que les paires d'électrons ne forment pas simplement une mer homogène, mais une onde de densité avec une impulsion finie — ce qu'on appelle un état de densité de paires. C'est comme si les danseurs ne se déplaçaient pas en cercle, mais en vagues qui déferlent sur le rivage.

De plus, ces mêmes électrons excités influencent la rigidité superfluide : à basse température, elle est supprimée approximativement comme le carré de la température. Les scientifiques prédisent qu'en modifiant la densité électronique ou en appliquant un champ électrique, on peut renforcer le courant résiduel à tension nulle tout en affaiblissant la rigidité. Cela donne un moyen direct de vérifier la théorie dans de futures expériences.