18 octobre 2020 – c’est une révolution scientifique qui pourrait avoir d’énormes répercussions d’un point de vue technologique. Des chercheurs de l’université de Rochester, aux États-Unis, disent avoir pu atteindre la supraconductivité à environ 14 °C (287,7 ± 1,2 K), du jamais vu.
La supraconductivité, c’est l’absence de résistance du courant électrique dans un matériau et de ce fait, l’apparition d’un champ magnétique par effet Meissner.
À NOUS DE VOUS FAIRE PRÉFÉRER LE FUTUR
Les applications à l’avenir sont multiples : convois sur rail en lévitation, IRM beaucoup plus puissants, circuits intégrés hyperoptimisés. D’après l’ EIA (Energy Information Administration), aux États-Unis, 5 % de l’électricité serait gaspillée dans les transports ainsi que dans la distribution. La création de supraconducteurs de taille raisonnable et fonctionnant efficacement à température ambiante pourrait permettre d’énormes économies écologiques et financières. Un jour, nous pourrions également voyager régulièrement dans des trains qui ne toucheraient plus leurs rails. Outre le confort, c’est d’énormes économies d’énergie qui sont à prévoir.
UN SIÈCLE DE RECHERCHE
Le néerlandais Heike Kamerlingh Onnes, en 1911, avait vu que le mercure devenait un supraconducteur quand il était un peu au-dessus de -273,15 °C (le zéro absolu). Pendant des dizaines d’années, la supraconductivité n’était réalisée qu’à des températures très basses.
Le phénomène n’a pu être envisagé à des températures plus hautes qu’à partir des années 1980 et depuis, les scientifiques tentent d’obtenir la supraconductivité à température ambiante pour qu’elle puisse être exploitée à grande échelle. En effet le marché étant colossal, business is business, il aura fallu attendre les années 2000 pour passer la barre des -100 °C.
Un scientifique de l’Institut Max-Planck, Mikhail Eremets, avait, en 2014, pu atteindre la supraconductivité à -70 °C grâce au sulfure d’hydrogène à 150 GPa (gigapascals) de pression. En 2019, l’équipe d’Eremets avait observé le phénomène à -58,15 °C puis à -23,15 °C dans la même année avec l’hydrure de lanthane à une pression de 170 GPa. -13,15 °C était le record détenu par les équipes de l’Université George Washington et de la Carnegie Institution.
COMMENT ÇA MARCHE ?
C’est la formation de « paires de Cooper » qui permet le phénomène. Les théoriciens parlent de circulation d’électrons sans résistance quand ils sont couplés à des phonons (quantum d’énergie de vibration dans un solide cristallin). C’est à basse température que de telles paires peuvent se former dans divers matériaux conducteurs. Les électrons sont libres de circuler, mais les matériaux chauffent quand ils transportent de l’électricité. Les particules chargées sont freinées par la structure atomique des matériaux conducteurs. On appelle cela l’effet Joule.
Dans l’article publié dans Nature, les Américains ont atteint la supraconductivité à environ 14 °C. Il aura fallu une pour cela des pressions de 140 à 275 GPa (2,5 millions plus élevées qu’à la surface de la Terre) ainsi que du soufre et du carbone. De l’hydrogène gazeux a été utilisé sur le mélange carbone-soufre ainsi qu’un laser pour modifier la structure du système atomique. Au final, un cristal supraconducteur.
José Flores-Livas, physicien et informaticien de l’Université Sapienza à Rome, estime que la supraconductivité devrait pouvoir se faire à 20 °C dans les prochaines années. Il envisage même qu’en divisant la pression par 2, on pourrait industrialiser « de très petits capteurs magnétiques à très haute résolution ».
Ça commence à sentir le futur tel que nous le voyons dans les films de science-fiction. Fini le métro poussiéreux et les pneus qui s’usent sur les routes sinueuses; place aux décors et aux transports de rêves !
Thierry Penin (rédaction btlv.fr)
