Auteur : news.admin.ch Source : news.admin.ch
Résumé
Des chercheurs de l'Institut Paul Scherrer PSI, dirigés par Zurab Guguchia, ont étudié le matériau quantique disulfure de tantale et découvert un mécanisme essentiel de la supraconductivité sous pression. En utilisant la spectroscopie de spin de muon, ils ont montré que la pression élevée augmente la température à laquelle le matériau devient supraconducteur d'un facteur trois et augmente simultanément le nombre d'électrons impliqués d'un facteur sept. Les résultats ont été publiés le 7 juillet 2026 dans Nature Communications et indiquent une voie vers des supraconducteurs pratiquement utilisables.
Personnes
- Zurab Guguchia (Chef de groupe de recherche, PSI Center for Neutron and Muon Sciences)
Thèmes
- Supraconductivité et matériaux quantiques
- Transitions de phase induites par la pression
- Spectroscopie de spin de muon
- Efficacité énergétique et technologies futures
Clarus Lead
La découverte aborde un obstacle central à l'utilisation des supraconducteurs dans le secteur énergétique : leur dépendance au refroidissement extrême. Tandis que les supraconducteurs précédents ne fonctionnent qu'à des températures proches du zéro absolu et sont donc techniquement complexes, l'étude du PSI montre un mécanisme physique qui permet des températures de fonctionnement plus élevées. Cela rapproche l'objectif à long terme – les supraconducteurs à température ambiante – et pourrait accélérer le développement de réseaux électriques et de technologies de transport économes en énergie.
Résumé détaillé
Le disulfure de tantale possède une structure cristalline inhabituelle composée de couches alternées aux propriétés électroniques opposées. À température ambiante, les deux couches conduisent le courant, mais lors du refroidissement, une couche devient isolante tandis que l'autre devient supraconductrice. Ce n'est qu'à des températures proches du zéro absolu (environ 1 Kelvin) que le matériau entier devient tridimensionnellement supraconducteur, car les couches isolantes redeviennent conductrices.
L'équipe du PSI a soumis le matériau à des pressions extrêmes – plusieurs centaines de fois plus élevées que la pression atmosphérique – et a analysé le comportement des électrons par spectroscopie de spin de muon, une méthode dans laquelle des particules élémentaires (muons) agissent comme des sondes magnétiques hautement sensibles. Le PSI exploite la source de muons suisse SμS, la source de muons la plus puissante au monde, et dispose ainsi de capacités expérimentales uniques. Sous pression, les plans cristallins se compriment, ce qui produit deux effets : les couches supraconductrices se rapprochent et sont moins perturbées par les barrières isolantes ; simultanément, les électrons sont libérés de la couche isolante et peuvent participer à la supraconductivité. Il en résulte une augmentation de la température critique d'environ 1 Kelvin à environ 3 Kelvins et une croissance de la participation électronique d'un facteur sept. Guguchia souligne que la pression ne fait pas seulement augmenter la température, mais modifie la nature fondamentale de l'état supraconducteur – la manière dont les électrons se combinent en paires stables et se déplacent ensemble dans le matériau devient plus robuste.
Points clés
- La pression élevée augmente la température de transition supraconductrice du disulfure de tantale d'un facteur trois et augmente le nombre d'électrons supraconducteurs d'un facteur sept.
- L'effet de la pression repose sur deux mécanismes : la réduction des barrières isolantes entre les couches supraconductrices et la libération de porteurs de charge supplémentaires.
- Les résultats fournissent aux physiciens théoriciens des données précises pour optimiser les matériaux quantiques pour des températures de fonctionnement plus élevées.
Questions critiques
Preuve : Quelle est la robustesse des mesures de muons sous pression extrême ? Les résultats ont-ils été confirmés par des laboratoires indépendants ou des méthodes de mesure alternatives, ou reposent-ils uniquement sur les données du PSI ?
Scalabilité : Les expériences montrent des effets à des pressions de plusieurs centaines de bars – est-ce que l'application pratique est réaliste si de telles pressions doivent être maintenues en permanence ?
Choix du matériau : Pourquoi le disulfure de tantale a-t-il été choisi comme système modèle ? Existe-t-il d'autres classes de matériaux dans lesquelles des effets de pression similaires sont plus prononcés ou se produisent à des pressions plus basses ?
Calendrier : La publication mentionne la mise à niveau IMPACT et le Programme national de recherche Muoniverse – quel progrès concret est attendu au cours des 3 à 5 prochaines années, et quelle est la probabilité d'une approche de la supraconductivité à température ambiante ?
Bibliographie
Source primaire :
Competing quantum orders in 6R-TaS₂ revealed by pressure – Nature Communications, 07.07.2026 | DOI: 10.1038/s41467-026-72136-x
Source institutionnelle :
Institut Paul Scherrer PSI – Communiqué de presse
Statut de vérification : ✓ 07.07.2026
Ce texte a été créé avec l'aide d'un modèle d'IA. Responsabilité éditoriale : clarus.news | Vérification des faits : 07.07.2026