Dévoiler l'impact de la température sur la supraconductivité
Ils permettraient d'atteindre plus facilement cet effet, et à moindre coût. En dépit de décennies de recherches et de progrès, il n'existe pas encore de théorie largement acceptée pour décrire les propriétés de la supraconductivité à haute température. Le fait de comprendre les mécanismes impliqués pourrait accélérer la mise au point et l'exploitation de ces matériaux, aux vastes applications potentielles. Des scientifiques financés par l'UE ont lancé le projet FESUME («Iron-based superconductivity: Fermi surface and superconducting gap anisotropy») pour tester certaines hypothèses à l'aide de supraconducteurs haute température à base de fer, découverts en 2008. La plupart des scientifiques sont convaincus du rôle déterminant de la topologie unique d'une limite mathématiquement définie et reliée aux propriétés thermiques, électriques, magnétiques et optiques des semi-conducteurs (la topologie de surface de Fermi). Une théorie courante suppose que la surface de Fermi devient lacunaire pour éviter les instabilités, conduisant le système à un état supraconducteur. Les scientifiques de FESUME ont étudié les détails de la surface de Fermi et sa propension aux instabilités, pour éclaircir les mécanismes de la supraconductivité à haute température. Ils ont exploité trois techniques bien établies, polyvalentes et puissantes, pour mesurer la surface de Fermi et la structure de la bande supraconductrice (mesures de Haas van Alphen, de la distance de pénétration de London et de la chaleur spécifique) de supraconducteurs de pnictide de fer '111' (stratifiés fer-arsenic). Les résultats ont souligné des conditions importantes pour la supraconductivité, et aussi éliminé d'autres facteurs qui ne semblent pas intervenir. Ils apportent également la première preuve thermodynamique de l'existence d'un phénomène quantique en rapport avec les transitions de phase de la supraconductivité (des points critiques quantiques) qui affectent la majorité de la surface de Fermi. Ceci se fait en augmentant la masse des quasi-particules. Dans l'ensemble, les résultats soulignent le rôle de la renormalisation de masse dans l'élévation de la température critique des supraconducteurs à base de fer. Ce phénomène s'accompagne d'instabilités critiques quantiques dans certains systèmes. FESUME a enregistré des progrès révolutionnaires dans l'étude des mécanismes de la supraconductivité à haute températures, critiques mais toujours incompris. L'amélioration de leur compréhension facilitera la recherche de nouveaux matériaux supraconducteurs, accélérant l'innovation et le développement.
