La nouvelle ère des super-conducteurs à base de fer
Avec la découverte en 2008 des super-conducteurs dans les matériaux à base de fer, les scientifiques disposent d'une seconde classe de matériaux présentant le phénomène quantique macroscopique de la super-conductivité à haute température. La route vers la super-conductivité à température ambiante semblait s'ouvrir en raison de la possibilité de la comparer avec les célèbres super-conducteurs au cuprate. Des scientifiques européens et japonais se sont unis dans le cadre du projet financé par l'UE SUPER-IRON (Exploring the potential of iron-based superconductors) pour développer une carte pour exploiter les SCFe dans les applications d'alimentation. Les SCFe semblent présenter plusieurs avantages, dont une moindre sensibilité aux défauts de la transmission actuelle sur les joints de grains, par comparaison avec les super-conducteurs haute-température classiques. De nombreux travaux ont été consacrés à la préparation des SCFe comme cristaux uniques, poly-cristaux, câbles et films fins. Les travaux sur les cristaux uniques ont conduit à de meilleures techniques de synthèse pour des formes poly-cristallines avec des propriétés super-conductrices améliorées. Les chercheurs ont réalisé d'importants progrès dans le développement de films minces et de câbles, où les résultats les plus intéressants étaient constatés sur les substrats de fluorure de calcium (CaF2). L'équipe SUPER-IRON a confirmé le remarquable réglage des propriétés semi-conductrices des films fins de chalcogénures de fer Fe(Te, Se) sur le CaF2 par un dopage contrôlé avec précision et par l'introduction de défauts par irradiation neutronique. Ils ont également préparé les premiers câbles super-conducteurs à base d'arsenic de fer à l'aide de la méthode d'alimentation ex situ. L'étude du comportement des matériaux aux limites de grain est importante dans le cadre de l'exploitation du potentiel des applications d'alimentation. Les chercheurs ont appliqué des techniques expérimentales et théoriques avec plusieurs résultats intéressants. Les fins films bi-cristallins produits sur plusieurs substrats ont présenté un raccord inter-granulaire meilleur que celui des semi-conducteurs au cuprate et ont dépassé tous les critères d'évaluation pour les applications d'alimentation. Les recherches initiées dans le cadre du projet SUPER-IRON continueront avec les résultats des outils théoriques développés pour prédire les propriétés super-conductrices de différents matériaux. Les chercheurs espèrent obtenir de nouvelles informations sur la manière dont les électrons s'associent et conduisent l'électricité sans la dissiper et ils espèrent ensuite pouvoir appliquer ces connaissances aux super-conducteurs au cuprate. Les résultats expérimentaux et les modèles théoriques devraient donner des réponses aux questions encore en suspens concernant le les super-conducteurs au cuprate haute température classiques. SUPER-IRON était un projet de recherche et l'exploitation immédiate de ses résultats n'était donc pas envisagée mais les bases du développement futur d'une carte pour l'exploitation des SCFe dans les applications d'alimentation ont été posées.
Mots‑clés
Super conducteurs à base de fer, super-conductivité haute température, semi-conducteurs de cuprate, applications d'alimentation
