Un film qui garde la supraconductivité pendant presque un an express
À l'intérieur d'une enclume de diamant, qui comprime l'échantillon avec une force des millions de fois supérieure à la pression atmosphérique, un mince film de lanthane rencontre l'hydrogène. L'hydrogène provient de l'ammoniac-borane – une poudre qui, lorsqu'elle est chauffée, libère son hydrogène comme une éponge libère de l'eau. En quelques minutes de chauffage au laser, un film d'hydrure de lanthane naît – un matériau qui conduit l'électricité sans résistance à moins 26 degrés Celsius.
Ce résultat est une nouvelle étape dans la course aux supraconducteurs fonctionnant à température ambiante. Les supraconducteurs ordinaires nécessitent un refroidissement à l'hélium liquide jusqu'à moins 269 degrés, ce qui est coûteux et peu pratique. L'hydrure de lanthane, synthétisé sous forme de film mince plutôt que de bloc massif, conserve ses propriétés pendant presque un an – 300 jours. Pendant ce temps, le réseau cristallin ne s'est pas détruit et la supraconductivité n'a pas disparu, même lorsqu'on a appliqué un champ magnétique qui « éteint » habituellement le supraconducteur.
La technologie des films ouvre la voie à la création d'hydrures ternaires – des composés de trois éléments, où l'on peut ajuster plus précisément les propriétés du supraconducteur. De plus, les films minces sont compatibles avec la microélectronique : on peut en faire des capteurs miniatures, des dispositifs quantiques et des lignes de transmission d'énergie sans perte. Auparavant, les hydrures n'étaient obtenus que sous forme de poudres ou de minuscules monolithes, inadaptés aux circuits.
Pour revenir à l'image de l'éponge : l'ammoniac-borane a libéré son hydrogène, le lanthane l'a absorbé, et sous la pression des diamants est né un matériau qui maintient le courant sans perte pendant presque un an. Maintenant, le défi est de le faire fonctionner à pression ordinaire et à température ambiante. L'éponge est comprimée à l'extrême, mais l'eau ne s'en est pas échappée.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2608.18865v1
High-pressure hydrides hold the record for the highest superconducting critical temperatures across all classes of superconductors. Currently lanthanum decahydride, LaH$$_{10}$$, exhibits the highest critical temperature among binaries, with $$T_c \approx$$ 250 K at pressures between 140-180 GPa. Here, we report the synthesis of LaH$$_{10\pm\delta}$$ films in two DACs at pressures of 168 GPa and 176 GPa via in situ laser heating of elemental lanthanum films with ammonia borane (NH$$_3$$BH$$_3$$) as the hydrogen donor. The high-symmetry fcc lanthanum sublattice (space group $$Fm\bar3m$$) is resolved using synchrotron X-ray diffraction, with unit cell parameters in excellent agreement with previous studies on bulk samples. We provide confirmation of high-$$T_c$$ superconductivity in LaH$$_{10\pm\delta}$$ with highest $$T_c$$ of 247 K at 176 GPa evidenced in electrical measurements. The characteristic suppression of superconductivity is observed in magnetic fields. Furthermore, combined diffraction and electrical measurements reveal remarkable temporal stability of both the crystal structure and the high-$$T_c$$ superconductivity over the full measurement period of about 300 days post laser heating. Our work establishes film precursors using physical vapour deposition (PVD) techniques as a practical route to hydride formation, opening a pathway toward the controlled synthesis of promising ternary hydrides and the integration of micro-fabricated device geometries in diamond anvil cells.
La supraconductivité dans l'hydrure de lanthane est observée à une température inférieure à celle d'un congélateur (−18 °C), mais supérieure à celle du point le plus froid de l'Antarctique (−89 °C).
Dans le roman d'Arthur C. Clarke « Les Enfants d'Icare », les supraconducteurs à température ambiante permettent de construire des villes dans les airs et de transmettre l'énergie sans fils.