Comment le désordre dessine des îlots plats dans un supraconducteur volumique ✛

Original: "Two-dimensional quantum Griffith singularity in three-dimensional ZrN$$_x$$ superconducting films"
arXiv:2608.28166v1 · 2026-08-28 · CC BY 4.0 · 1 min
Dans un film de nitrure de zirconium, la supraconductivité se fragmente en îlots rares qui se comportent comme s'ils étaient bidimensionnels.

Un mince film de nitrure de zirconium repose sur un substrat. On l'a refroidi à 0,5 kelvin, soit plus froid que dans l'espace interstellaire. Sous champ magnétique, la résistance du film ne variait pas comme on l'attendait pour un matériau volumique. Elle se comportait comme si la supraconductivité n'existait que dans le plan.

À l'intérieur du film, il y a des défauts : il manque des atomes de zirconium et l'azote est en excès. Ces défauts brisent l'ordre, et la supraconductivité ne peut pas envahir tout le matériau. À la place, apparaissent de rares îlots où la supraconductivité subsiste encore. Autour d'eux, c'est un métal ordinaire.

Des régions rares à dynamique lente font diverger les grandeurs physiques près de la transition. Ce phénomène est appelé singularité quantique de Griffiths.

En mesurant la résistance, les scientifiques ont vu que les courbes pour différentes températures ne se rejoignent pas en un point unique. C'est un signe de la singularité de Griffiths. Mais la loi selon laquelle la résistance dépend du champ et de la température s'est révélée bidimensionnelle. Les îlots supraconducteurs semblent se connecter en un réseau plat, comme des sentiers entre des flaques.

Auparavant, on ne savait pas si cela pouvait se produire dans un supraconducteur tridimensionnel à réseau cubique. On a maintenant montré que oui, c'est possible. Le désordre créé par les défauts engendre de rares îlots, qui s'organisent en une structure effectivement bidimensionnelle. Cela approfondit la compréhension des transitions quantiques, mais il n'y a pas encore d'applications directes.

Le nitrure de zirconium est l'un des plus anciens supraconducteurs connus : sa supraconductivité a été découverte dès 1952 à une température de 9.05 K. Depuis, ce matériau a été utilisé dans des revêtements protecteurs et des outils de coupe, et le voici maintenant comme terrain d'étude pour des phénomènes quantiques exotiques.

Scientifiques
Wolfgang PauliSatyendra Nath BoseAlbert EinsteinLeo EsakiRoger PenroseFelix Bloch
Notions
quantification du flux supraconductivité en couche mince gaz d'électrons bidimensionnel chromodynamique quantique film magnétique plasma de quarks et de gluons hélium 3 température de Curie