Mettre la pression sur les supraconducteurs
En 1911, le physicien hollandais Heike Kamerlingh Onnes a refroidi du mercure à la température de l'hélium liquide (environ -270 degrés Celsius), à proximité du zéro absolu. Il a alors constaté un phénomène étonnant, la résistance au passage du courant disparaissait totalement à 4,2 degrés Kelvin. Depuis, on a découvert plusieurs matériaux qui deviennent supraconducteurs à des températures plus élevées, comme des cuprates, le diborure de magnésium et les pnictides de fer. Néanmoins, la plus élevée des températures critiques (Tc) observées, à 138 degrés Kelvin, correspond à environ -135 degrés Celsius, bien loin de la température normale (+20 degrés Celsius). Des scientifiques financés par l'UE ont lancé le projet NANOHIGHTC («Search for novel mechanisms to increase the critical temperature of a superconductor») pour améliorer les connaissances en vue de contrôler la conception de nouveaux supraconducteurs nanostructurés. Le projet a dépassé ses objectifs initiaux, conduisant à 22 publications dans de prestigieuses revues à comité de lecture, et à de nombreuses collaborations internationales. Les études sur des effets de taille finie dans divers types de supraconducteurs ont conduit à un formalisme quantitatif, permettant de les décrire dans les limites d'applicabilité de la théorie du champ moyen. Cette théorie réduit un problème à nombreux corps en un problème à un corps, en moyennant les interactions entre particules. L'équipe a montré qu'il était possible d'augmenter de 30 % la Tc de certains matériaux. D'autres travaux ont contribué à développer un cadre décrivant les écarts par rapport au champ moyen. Citons notamment l'identification de la taille minimale de grain pour que la supraconductivité soit possible comme fonction de la force de couplage dans des supraconducteurs d'échelle nanométique et à couplage fort. Une deuxième ligne de recherche a été celle de la dynamique hors équilibre et de la thermalisation, le processus par lequel les particules arrivent à un équilibre thermique (atteignant une température uniforme). Suite à une perturbation hors équilibre (comme une trempe quantique), un système quantique en interaction finit par atteindre un équilibre thermique. Cependant, cet équilibre n'est pas toujours observé. L'équipe a déterminé une fenêtre dans laquelle le système n'atteint pas l'équilibre après une trempe, et a décrit une nouvelle voie vers la thermalisation. Le projet NANOHIGHTC a conçu de nouvelles méthodes pour augmenter la température critique de supraconductivité. En dépit de l'intérêt phénoménal des matériaux supraconducteurs, le manque de compréhension théorique détaillée du phénomène a été un obstacle à leur développement et à leur industrialisation. Les scientifiques ont commencé à attaquer cet obstacle, ouvrant la voie à de nouveaux matériaux et applications, dans un futur proche.
