La supraconductivité est un phénomène par lequel les matériaux conduisent l'électricité sans perte d'énergie.
Actuellement, la supraconductivité ne se produit qu'à des températures très froides. Alors que les supraconducteurs classiques perdent leur résistance électrique à environ -240 °C, les « supraconducteurs à haute température » contenant du cuivre présentent cette propriété exotique à des températures aussi « chaudes » que -108 °C.
Les supraconducteurs à haute température à base de fer ont été découverts il y a seulement quatre ans. Ces nouveaux supraconducteurs font l'objet d'études intensives dans le monde entier, non seulement parce que nous devons comprendre la cause de leur supraconductivité, mais aussi parce qu'ils sont des candidats plus solides pour des applications commerciales en raison de leur plus grande résistance mécanique et de leur capacité à conduire l'électricité que les seuls supraconducteurs à haute température connus jusqu'à présent, qui sont basés sur le cuivre.
« L'équipe de recherche du professeur Wilson a mené des expériences au CNBC et au Laboratoire national d'Oak Ridge sur le composé parent (BaFe2As2) d'une nouvelle classe de supraconducteurs. BaFe2As2 est appelé le composé parent parce qu'il devient supraconducteur lorsque des trous, des électrons ou de la pression sont introduits dans le système. »
L'équipe du professeur Stephen Wilson du Boston College a utilisé l'une des six lignes de faisceaux du CNBC pour explorer la relation entre les propriétés magnétiques et structurelles d'un cristal de BaFe2As2, et a découvert des changements surprenants lorsqu'elle a comprimé le cristal sur la ligne de faisceaux à l'aide d'une pince.
« Nos résultats permettent de mieux comprendre les transitions de phase magnétiques et structurelles dans les supraconducteurs à base de fer », a déclaré le professeur Wilson. Une légère compression du cristal a eu des effets importants et inattendus sur l'alignement des atomes et l'ordre magnétique. La déformation permet aux domaines magnétiques d'exister à des températures plus élevées, ce qui pourrait indiquer un lien entre le magnétisme et la supraconductivité dans ces matériaux.
« Les installations de diffusion de neutrons telles que le CNBC sont essentielles à ces études. »
« La diffusion des neutrons a été un outil expérimental inestimable pour l'étude de ces supraconducteurs exotiques », a déclaré le professeur Wilson. « Elle permet aux scientifiques d'explorer simultanément les propriétés structurelles et magnétiques dans différentes conditions physiques qui ne peuvent être étudiées par d'autres techniques. Les installations de diffusion de neutrons telles que le CNBC sont essentielles à ces études. »
La capacité de conduire l'électricité à des températures plus élevées sans perdre d'énergie pourrait être un résultat futur des études fondamentales sur les supraconducteurs. Un jour, vous verrez peut-être des économies sur votre facture d'électricité parce que toute l'électricité sera conservée dans des lignes supraconductrices entre une centrale électrique et votre domicile. Ou encore, l'ordinateur qui se trouve sur votre bureau ou dans votre paume peut être beaucoup plus puissant qu'aujourd'hui, car la vitesse des processeurs informatiques est aujourd'hui limitée par la chaleur produite par leur résistance électrique. Ou encore, les diagnostics médicaux qui nécessitent des champs magnétiques puissants produits par les supraconducteurs pourraient devenir plus efficaces, plus précis et plus accessibles.
doi:10.1103/PhysRevB.87.184511
Cet article de recherche a été republié avec l’autorisation de l’Institut canadien de diffusion des neutrons.