La clé de la supraconductivité réside dans l'oxygène express

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Un gâteau en couches de plans atomiques de nickel et d'oxygène — c'est ainsi que sont faits les nickelates à double couche. Deux de ces plans sont séparés par une couche intermédiaire. Si un atome d'oxygène se loge dans cette couche, il agit comme un pont : il relie les couches et déclenche un état dans lequel les électrons se déplacent sans résistance. En revanche, si l'oxygène est absent, le pont s'effondre et une ondulation magnétique apparaît dans le matériau — des ondes de densité de spin.

Les chercheurs ont étudié de fines couches de La₂PrNi₂O₇ par diffusion résonante de rayons X. Ils ont comparé deux échantillons : l'un avec un apport complet en oxygène (supraconducteur), l'autre avec des lacunes d'oxygène. Dans le premier, comme prévu, la supraconductivité était présente et aucune onde de densité de spin n'apparaissait. Dans le second, c'était l'inverse : l'ordre magnétique s'est activé et la supraconductivité a disparu.

La spectroscopie au seuil d'absorption du nickel et de l'oxygène a montré que la structure électronique le long de l'axe vertical diffère entre les deux cas. Les zones supraconductrices ressemblent à des piles soigneusement empilées, tandis que dans les zones pauvres en oxygène, la liaison entre les couches s'affaiblit et l'ordre se rompt. Il en ressort que la stœchiométrie de l'oxygène n'est pas un simple détail technique, mais le levier principal qui contrôle les propriétés du matériau.