Supraconductivité à température ambiante : des signes dans le graphite

[StilgarEquipe du forum]

Bonjour à tous,

voici un petit article récent parlant de la possible supra conductivité à température ambiante. Si cela devient réalité, je pense que ce sera la découverte du siècle (du millénaire ?) tant les implications et les applications sont énormes. Je vous laisse découvrir. Bonne lecture.

Comme l’avoue lui-même l’un des auteurs de l’article publié dans Advanced Materials, cela semble de la science-fiction : du graphite convenablement préparé exhibe des signes d’un état supraconducteur
jusqu’à une température d’au moins… 130 °C ! Il manque encore des
éléments pour affirmer qu'il s'agit bien d’un supraconducteur à
température ambiante. Mais si tel était le cas, une révolution
technologique serait en marche.

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Les trains hypersoniques
dans des tubes sous vide, des « vactrains », permettant par exemple
d’effectuer un trajet Kiev-Pékin en 1 heure, vont-ils finalement devenir
une réalité ? On peut l’espérer, si la découverte insolite faite par
des chercheurs de l’université de Leipzig venait à être confirmée.


Depuis la découverte des cuprates en 1986, l’espoir d’obtenir un supraconducteur
à température ambiante hante l’esprit des physiciens du solide et des
ingénieurs dans bon nombre de laboratoires du monde. Avec un tel
supraconducteur non conventionnel, on pourrait obtenir des champs magnétiques intenses sans avoir besoin de refroidir des aimants avec de l’azote ou de l’hélium liquide, comme c’est le cas au LHC. Des moteurs électriques puissants, compacts et sans pertes pourraient être créés, ainsi qu’une toute nouvelle électronique. Toujours dans le registre des transports, on a même proposé des turboréacteurs écologiques à supraconducteurs et un lanceur spatial par lévitation magnétique.


On pense aussi à l’impact que de tels supraconducteurs auraient sur un type de propulseur spatial à plasma, le Vasimir, acronyme de Variable specific impulse magnetoplasma rocket : « Fusée magnétoplasma à impulsion spécifique
variable », qui utilise des champs et des rayonnements
électromagnétiques variables (sans électrodes) pour chauffer, ioniser et
accélérer un propergol vaporisé (hydrogène argon ou hélium). Les missions habitées à destination de Mars
seraient grandement facilitées car cela diviserait par 2 la durée des
trajets (3 mois au lieu de 6) et par 4 la durée de mission (7 mois au
lieu de 30).


Un nombre incalculable d’applications imprévues et
révolutionnaires, y compris en neurosciences, pourraient sans doute
émerger, et dont l’exposition Supradesign nous a déjà donné un aperçu.



Vidéo sur la découverte de la supraconductivité et ses applications. © CNRS Images/INP/Université Paris-Diderot


Mais qu’ont donc trouvé les auteurs de l’article publié dans le journal Advanced Materials (en accès libre sur arxiv) ?


On savait déjà que le graphite pouvait devenir
supraconducteur quand il est dopé avec d’autres éléments. De cette
façon, des composés d'insertion du graphite sont obtenus, appelés aussi
composés d'intercalation du graphite, qui sont des matériaux complexes
avec une formule générale X-C_y où X est un élément chimique ou une molécule insérée, intercalée entre les couches de graphène. Le composé d’insertion du graphite qui est supraconducteur est le calcium-graphite Ca-C₆. Ce n’est cependant pas un supraconducteur à haute température critique puisque celle-ci est de seulement 11,5 kelvins.


Un supraconducteur à la température de l'eau bouillante ?


Toutefois, les chercheurs de l’université de Leipzig soupçonnaient de meilleures possibilités avec le graphite car un état supraconducteur
avait déjà été observé à plus de 100 kelvins à des interfaces entre
deux types de matériaux dont l’un est du graphite pyrolytique. Ils ont
commencé par placer 100 milligrammes de poudre de graphite dans 20
millilitres d’eau distillée
et ils ont agité le tout pendant 23 heures avant de filtrer la poudre
pour la dessécher ensuite pendant une nuit en la portant à une
température de 100 °C. Le produit obtenu a été placé dans un champ
magnétique. Une légère aimantation rémanente a été mesurée après que le champ magnétique a été coupé.


À ce stade, il pouvait s’agir soit d’une manifestation du ferromagnétisme
ordinaire, soit d’un état supraconducteur. Les physiciens ont voulu
tester cette hypothèse en faisant varier l’intensité du champ magnétique
et la température de la poudre dans les expériences. Les courbes qu’ils
ont obtenues sont similaires à celles observées avec des supraconducteurs à hautes températures critiques, les fameux cuprates.


Les chercheurs gardent toutefois la tête froide même
s’il semble que l’état supraconducteur supposé persiste jusqu'à 130 °C
et qu’en extrapolant les courbes, il pourrait bien se maintenir jusqu’à
plus de 600 °C. En effet, ils n’ont pas encore pu mettre en évidence une
annulation de la résistance
à la conduction de l’électricité, la preuve indiscutable de la présence
d’un état supraconducteur, car un test est pour le moment difficile à
mettre en œuvre.


Bien que spectaculaire, cette annonce doit donc être prise avec des pincettes. C'est aussi ce que pense Julien Bobroff,
professeur à l'université Paris Sud et chercheur au laboratoire de
Physique des solides (CNRS et université Paris Sud). Selon lui, comme il
l'a a confié à Futura-Sciences : « ce sont des résultats très
surprenants et il manque une confirmation pour les prendre complètement
au sérieux, car il n'y a que des mesures magnétiques alors que la
supraconductivité implique aussi des mesures électriques montrant une
résistance nulle. De plus, le fait que jusqu'à plus de 100 °C, l'anomalie
observée subsiste me semble aussi très étonnant. Si ces résultats
étaient cependant confirmés et complétés par les mesures de résistance
nulle, alors ce serait une véritable surprise très prometteuse. Mais je
crois qu'il faut pour l'instant être très très prudent ».





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Certains scientifiques sérieux n’ont pas peur
d’explorer des sentiers peu fréquentés par leurs collègues. D’autres ne
manquent pas d’humour ou même d’un petit grain de folie et ils nous
rappellent que les scientifiques sont des être humains comme les autres,
juste passionnément curieux et qui continuent encore quelque peu à
jouer et à rêver comme les enfants qu’ils n’ont jamais vraiment cessé
d’être. Tout le mois de septembre, Futura-Sciences vous propose donc de
partir à la rencontre des aspects insolites de la science... mais qui au fond ne le sont pas tant que ça !



Source : Futura-science

[Quentin62Equipe du forum]

Merci Stilgar pour cette nouvelle. Ils ne vont pas en resté là, j'attend la suite avec impatience. Peut être une avancé considérable pour l'aéronautique, 3 mois pour aller sur Mars, je veut !