Enfin supraconductivité à température ambiante!

À haute pression, l’hydrogène devient métallique. L’ajout d’atomes de soufre peut alors le transformer en un matériau supraconducteur. Nous le savions déjà, mais ce qui est nouveau, c’est que les chercheurs ont maintenant réussi à atteindre cet état à une température proche de la température ambiante (15 ° C) en y ajoutant également du carbone. Le seul inconvénient de ce succès sans précédent avec un supraconducteur, l’hydrogène sulfuré carboné, doit être maintenu à une pression de plusieurs millions d’atmosphères.

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Il est difficile de ne pas être fasciné par la supraconductivité. Cette propriété quantique, qui entre autres fait flotter les objets, est aujourd’hui au centre d’un grand nombre de recherches de pointe. Voici un aperçu vidéo des plus beaux rythmes quantiques.

Imaginez un monde dans lequel diagnostic soins médicaux précoces pour cancer et le accident vasculaire cérébral reçu avec un IRM sont aussi faciles à fabriquer et largement utilisés que ceux de Ultrasonique ou avec Rayons X classique. Imaginez un monde dans lequel le transport deénergie L’électricité est produite sans aucune perte – ce qui contribuerait à une transition écologique en douceur – et où, grâce à Kiev (en Ukraine), grâce à Kiev (en Ukraine), vous pouvez vous rendre à Pékin en une heure seulement Trains hypersoniques dans les trains maglev circuler dans des tubes à vide. Imaginez enfin un monde où les tokamaks aiment Iter serait également rendu plus efficace grâce à aimants révolutionnaires.

Un tel monde, dans lequel une nouvelle révolution de l’électronique pourrait prendre forme avec des appareils moins énergivores et plus efficaces, serait possible si nous découvrions des matériaux supraconducteurs à température et température. pression De plus, il est simple et peu coûteux à fabriquer et en même temps mécaniquement et chimiquement robuste.

« Nous vivons dans une société de semi-conducteurEt avec ce type de technologie, vous pouvez faire évoluer la société vers une société supraconductrice où vous n’aurez plus jamais besoin de choses comme des piles. », Explique Ashkan Salamat de l’Université du Nevada à Las sur le sujet Vegas, co-écrit avec Ranga Dias, l’Université de Rochester et d’autres, un article prometteur et puissant qui vient d’être publié par le journal la nature.

Supraconductivité à température ambiante, trace de sulfure d’hydrogène

le physicien y annoncer qu’ils ont reçu une phase supraconductrice dans une connexion simple basée sur Sulfure d’hydrogène H.2S mélangé avec du méthane CH4e. Le record de température a depuis battu température critique en dessous de laquelle on obtient cette phase dans laquelle l’électricité peut circuler sans résistance grâce aux effets quantiques, il ne fait que 15 ° C!

Mais tout n’est pas rose pour tout cela car la pression est nécessaire pour maintenir cela supraconductivité sont de l’ordre de 2,6 millionsAtmosphères. Donc pour le moment c’est juste une curiosité de laboratoire. On peut encore penser que suivre les traces des supraconducteurs est un autre encouragement. exotique cela rendrait possibles les révolutions technologiques évoquées précédemment.

Pour une traduction française assez précise, cliquez sur le rectangle blanc dans le coin inférieur droit. Les sous-titres anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l’écrou à droite du rectangle, puis sur «Sous-titres» et enfin sur «Traduire automatiquement». Choisissez le français. © Université de Rochester

Cet exploit n’est pas une surprise totale et donne en effet un espoir supplémentaire. Pour comprendre cela, rappelons d’abord que le supraconductivité a été découvert il y a plus de 100 ans le 8 avril 1911. Il a fasciné de nombreux physiciens, tels que Vitaly Ginzburg et Pierre-Gilles de Genneset a conduit à l’attribution de plusieurs prix Nobel comme celui de Lev Landau.

Il s’avère qu’en 1935 un autre lauréat du prix Nobel anatomie d’origine hongroise, Eugène Wigneravait sa fameuse prédiction de l’existence d’une phase métallique à haute pression dehydrogèneavec son collègue, le physicien américain Hillard Bell Huntington. Un physicien célèbre de la fin des années 1960 solideLe Britannique Neil William Ashcroft arrive à la conclusion que non seulement l’hydrogène métallique peut être Supraconducteurmais qu’il pourrait le rester dans des conditions de températures et de pressions ambiantes en raison de métastable.

Se souvenir du diamant est un exemple bien connu du phénomène de métastabilité tel qu’il est obtenu à partir du graphite initialement portés à des pressions et des températures élevées, comme celles que l’on trouve à plus de 150 kilomètres dans le pays Terre. Cependant, il reste à la surface de la terre sous forme de diamant des milliards d’années après sa formation, à moins qu’il ne soit réchauffé à des températures élevées.

Le physicien Eugène Wigner a prédit en 1935 qu’il serait possible de convertir l’hydrogène en métal en l’amenant à très haute pression. Plus de 80 ans se sont écoulés et le défi de l’hydrogène métallique a été maîtrisé. Paul Loubeyre (CEA), Florent Occelli (CEA) et Paul Dumas (Synchrotron Soleil) espéraient y parvenir … comme plusieurs autres équipes à travers le monde. Un reportage d’Olivier Boulanger de 2017 © universcience.tv

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À la recherche d’un supraconducteur métastable à température ambiante

La recherche de ce Saint Graal d’hydrogène métallique supraconducteur à température ambiante est en cours depuis un certain temps et une étape majeure a été franchie au début de 2021. Futura l’a expliqué dans un article précédent à l’annonce du succès d’une équipe française composée de Paul Loubeyre et Florent Occelli, deux chercheurs du CEA (Commissariat à l’Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives) et Paul Dumas, chercheur émérite de l’Institut de chimie CNRS, détaché auprès du synchrotron Soleil.

Leurs résultats ont également été publiés dans la revue la natureEn fait, il s’agissait d’obtenir pour la première fois une phase d’hydrogène métallique d’une manière que les trois chercheurs ont jugée indiscutable. Dans son entretien, Florent Occelli nous expliquait à l’époque que lui et ses collègues avaient reçu de l’hydrogène moléculaire et pas encore vraiment de l’hydrogène métallique, mais pas encore pour montrer qu’il était supraconducteur.

Lorsque nous lui avons demandé de confirmer qu’il existe bien des composés à base d’hydrogène qui sont des supraconducteurs à haute pression, le physicien a répondu: ” Oui, comme le sulfure d’hydrogène (H.2S) et en particulier l’hydrure de Lanthane (LaHdix), mais ces composés ne sont pas métastables et ne restent donc pas supraconducteurs à pression ambiante. Nous avons des raisons de croire qu’au moins une connexion est requise binaire avec de l’hydrogène, c’est-à-dire des hydrures métalliques ayant au moins deux types d’éléments métalliques associés à Atomes d’hydrogène. Il s’agit d’une piste de recherche actuellement explorée, d’autant plus que les hydrures déjà obtenus sont supraconducteurs à des pressions inférieures à celles de l’hydrogène métallique et sont désormais assez faciles à fabriquer. ».

Les physiciens américains ont procédé, comme dans le cas de leurs confrères français, à faire leur découverte précisément avec un composé hydrogène binaire qu’ils ont compressé avec une presse à enclume diamantée.

La supraconductivité du sulfure d’hydrogène à 190 K pourrait être expliquée

Article par Laurent Sacco publié le 25/04/2015

À haute pression, l’hydrogène devient métallique. L’ajout d’atomes de soufre peut alors le transformer en Matériel Les supraconducteurs, une propriété que le sulfure d’hydrogène semblait conserver jusqu’à une température de 190 Kelvin. Ce qui suggérait qu’il pourrait détenir la clé de l’énigme de Cuprates. Mais ce n’est pas le cas …

Il y a près de 30 ans, lorsque les premiers supraconducteurs à température critique élevée ont été découverts, on espérait qu’il y aurait des progrès rapides, à la fois théoriques et pratiques, dans la production de matériaux supraconducteurs à température ambiante. Malheureusement c’est supraconducteurs exotiques Quels sont les Cuprates Gardez toujours jalousement leurs secrets. Cependant, on sait que les paires de Cooper qui s’y forment, contrairement aux supraconducteurs conventionnels, ne se présentent pas selon un mécanisme qui s’inscrit dans le cadre de la Théorie BCS.

Diverses stratégies sont explorées pour résoudre le puzzle du cuprate. Entre-temps, d’autres types de supraconducteurs exotiques ont été découverts, tels que: fermions lourds. Le record de température élevé confirmé pour les cuprates est de 164 Kelvin (K). Cependant, une pression élevée doit être appliquée pour obtenir ce résultat car elle n’est que de 133K à pression ambiante. Récemment, un groupe de chercheurs a obtenu un résultat fascinant en compressant à 150 GPa du simple Sulfure d’hydrogène (H.2S).

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Le sulfure d’hydrogène imposerait des oscillateurs quantiques anharmoniques

Les théoriciens, bien sûr, ont immédiatement abordé la question. Il s’agit d’un système physique simple et de telles températures critiques élevées ne se produisent normalement que dans les supraconducteurs, qui ne sont pas décrits dans la théorie BCS. Donc ça pourrait être un fenêtre sur les mécanismes de la supraconductivité exotique. Mais une équipe internationale de chercheurs anglais, canadiens, chinois, espagnols et français vient de publier sur arXiv un article pour suggérer que ce n’est pas le cas.

Pour arriver à cette conclusion, les physiciens, comme il se doit, ont appliqué les lois de La physique quantique. Ils ont d’abord découvert que le sulfure d’hydrogène perdait sa stabilité sous haute pression et que le H.2S est devenu soit un matériau HS2 soit un solide cristallin à base de H.3S forme un réseau cubique (les deux composés prennent en fait une forme métallique aux hautes pressions examinées). Ils ont ensuite montré que cette dernière forme était bien capable de montrer une phase supraconductrice à une température critique élevée supérieure à 200 GPa.

Comme dans la théorie BCS, les paires de Cooper se forment sous l’influence des interactions de Les électrons avec le Téléphones de Treillis de cristal, c’est-à-dire les analogues de Photons pour le Les ondes sonores dans des réseaux de solides cristallisés. Mais dans le cas présent, le modèle simple d’un oscillateur harmonique peut être décrit en petits termes Les vibrations Les atomes d’hydrogène autour de leur position d’équilibre ne suffisent plus. Nous devons considérer un modèle d’oscillateur plus complexe avec des oscillations appelé anharmonique.

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