Impuretés d'oxygène dans les supraconducteurs : voir l'invisible express
Un supraconducteur est un matériau qui conduit le courant sans perte, comme l'eau qui s'écoule dans un tuyau parfaitement lisse. Dans les supraconducteurs à base de cuivre, de minuscules ajouts d'oxygène agissent comme un bouton de volume : un peu plus, et le matériau devient supraconducteur ; un peu moins, et il cesse de l'être. Mais les atomes d'oxygène eux-mêmes sont si petits qu'on ne pouvait pas les voir directement.
Désormais, les chercheurs ont utilisé une méthode semblable à une lampe de poche qui éclaire le matériau avec un faisceau d'électrons et reconstitue une image nette à partir de la lumière diffusée. Ils ont ainsi réussi à photographier des atomes d'oxygène individuels dans un film d'un composé de strontium, de cuivre et d'oxygène. Il s'est avéré que l'oxygène n'est pas réparti uniformément, comme du sable sur une plage, mais se regroupe en amas. Et ces amas apparaissent là où le réseau cristallin est étiré, par exemple près des défauts et des marches à la surface.
Cette découverte change l'approche de la fabrication des supraconducteurs. Auparavant, on pensait que les ajouts d'oxygène se répartissaient aléatoirement et que leur quantité ne pouvait être contrôlée que chimiquement. Maintenant, on voit qu'il suffit d'étirer le film aux endroits appropriés pour que l'oxygène se rassemble là où il faut. La contrainte mécanique devient un autre bouton de réglage, comme la tension d'une corde qui change le son.
La ptychographie électronique est une méthode où l'échantillon est balayé par un faisceau d'électrons, et un ordinateur assemble une image ultra-nette à partir de nombreuses images qui se chevauchent. Elle permet de voir des atomes 100 000 fois plus fins qu'un cheveu humain.