Les supraconducteurs à plus haute température se rapprochent de la réalité, grâce à une nouvelle interface non conventionnelle

Une équipe de chercheurs a conçu une interface unique entre un supraconducteur (matériau présentant une résistance électrique nulle à basse température) et un matériau chiral. La nouvelle interface crée un champ Zeeman considérablement amélioré, un champ magnétique qui affecte le spin des électrons. Cette technologie pourrait être essentielle pour des applications nouvelles et innovantes dans des domaines tels que l’électronique, l’énergie et, surtout, l’informatique quantique.

Le nouveau matériau supraconducteur combine un supraconducteur conventionnel avec un matériau présentant un fort couplage spin-orbite. Il a été démontré que cette interaction, qui résulte du couplage entre le spin d'un électron et son mouvement orbital, affecte fortement les propriétés des matériaux supraconducteurs. L'interface induit une polarisation de spin à la surface du supraconducteur et génère des états de quasiparticules d'origine magnétique.

Maintenant, les états quasiparticulaires sont ceux qui sont spécifiquement influencés par les champs magnétiques. Ces états peuvent survenir dans des matériaux où les interactions entre les électrons et les champs magnétiques sont fortes. Les effets sont liés au concept de sélectivité de spin induite par la chiralité (CISS), dans lequel la chiralité structurelle d'un matériau influence le spin et le moment cinétique orbital de ses électrons. CISS est crucial pour le développement de la spintronique supraconductrice et de la supraconductivité topologique, car il permet de contrôler le spin des électrons dans les matériaux supraconducteurs.

En concevant l'interface entre ces deux matériaux, les chercheurs ont pu améliorer les propriétés supraconductrices. Le matériau résultant a également démontré une tolérance bien plus élevée aux champs magnétiques, ce qui en soi est un facteur critique pour de nombreuses applications pratiques. Par exemple, il peut éliminer la décohérence, qui se produit lorsqu’un système quantique interagit avec son environnement.

Les implications ? Cette nouvelle technologie peut contribuer au développement de supraconducteurs à haute température, fonctionnant à des températures plus proches des conditions ambiantes. Il est important de noter que les supraconducteurs existants ne fonctionnent qu’à des températures extrêmement basses. Si les températures augmentent suffisamment pour que la bande de conduction soit atteinte, la supraconductivité ne se produira pas. Par conséquent, les futurs matériaux basés sur cette interface pourraient redéfinir la transmission et le stockage de l'énergie, ainsi que permettre la création de dispositifs électroniques plus puissants et plus efficaces, comme des dispositifs électroniques à haute performance. transistors.

Enfin, le couplage spin-orbite amélioré dans ce nouveau matériau pourrait conduire à la réalisation d’états supraconducteurs exotiques dotés de propriétés topologiques. Les états exotiques diffèrent des supraconducteurs conventionnels en termes de propriétés électroniques et de symétrie. Ces états ont fait l’objet d’un intense intérêt de recherche en raison de leur potentiel pour le traitement de l’information et le calcul quantique, comme mentionné précédemment.

Les chercheurs pensent que leurs résultats stimuleront la poursuite des recherches dans le domaine de la supraconductivité et ouvriront de nouvelles voies dans un avenir proche. À titre de référence, le premier système d’IRM commercial utilisant des supraconducteurs a été introduit au début des années 1980. Inutile de dire qu'il s'agissait d'une technologie révolutionnaire et, espérons-le, les futures applications ne feront que s'appuyer sur son héritage.

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