Des chercheurs de l’USTC et de la SUSTech ont apporté des preuves expérimentales cruciales sur le mécanisme de la supraconductivité à haute température dans les nickelates, selon des résultats publiés le 21 mai 2026. Cette découverte, centrée sur les films minces d’oxyde de nickel, distingue ces matériaux des supraconducteurs à base de cuivre.
Un gap supraconducteur sans nœuds dans les nickelates
L’étude, menée par des équipes de l’Université de science et de technologie de Chine (USTC) et de l’Université de science et de technologie du Sud (SUSTech), marque une avancée majeure dans la compréhension de la supraconductivité à haute température. En analysant les structures électroniques de films minces de nickelates de type Ruddlesden-Popper, les scientifiques ont observé, pour la première fois, un gap supraconducteur sans nœuds ainsi qu’un couplage électron-boson.
Cette observation est fondamentale pour résoudre deux énigmes de la physique de la matière condensée : la symétrie du gap supraconducteur et le mécanisme d’appariement des électrons. Selon les résultats publiés dans la revue Science, l’absence de nœuds — des points où le gap est nul — dans l’espace des moments suggère une symétrie de type onde s (s±).
Cette caractéristique est une rupture avec les supraconducteurs à base de cuivre, qui présentent généralement des nœuds dans des directions spécifiques. Cette distinction indique que les nickelates et les cuprates pourraient obéir à des règles physiques fondamentalement différentes.
L’identification du mécanisme de couplage électronique
Au-delà de la simple observation de la symétrie, l’équipe de recherche a cherché à comprendre comment des électrons, qui se repoussent naturellement, parviennent à s’apparier pour économiser de l’énergie. Pour ce faire, les chercheurs ont utilisé la spectroscopie de photoémission résolue en angle (ARPES).
Ils ont détecté un signal unique, une véritable empreinte digitale dans les données énergétiques, à environ 70 meV sous le niveau de Fermi. Ce signal est la preuve directe du couplage électron-boson, suggérant que des bosons médiateurs agissent comme un intermédiaire pour faciliter l’appariement des électrons dans ces matériaux à base de nickel.
« C’est une étape clé dans la recherche sur la matière quantique. Cela reflète le rôle croissant de la Chine dans la physique de pointe et sa contribution grandissante à l’effort mondial pour comprendre la supraconductivité à haute température. »
Xue Qikun, académicien de l’Académie chinoise des sciences et professeur à la SUSTech
De la pression extrême à la pression ambiante
La percée chinoise : le premier supraconducteur à haute température au monde #FusionEnergy #China…
Le chemin vers cette compréhension a été jalonné de défis techniques considérables, notamment la préparation de matériaux à l’échelle atomique. L’histoire des nickelates montre une progression rapide vers des conditions d’utilisation plus réalistes.
2019 : Découverte de la supraconductivité dans des films de nickelates à couches infinies, bien qu’à des températures très basses.
2023 : Réalisation de la supraconductivité dans des nickelates bilayers, mais sous des pressions dépassant les 100 000 atmosphères.
Pour surmonter les obstacles techniques, notamment la perte d’oxygène lors du transfert des échantillons, les chercheurs ont dû mettre au point une technologie inédite basée sur un refroidissement à l’azote liquide sous vide ultra-élevé et un transfert par trempe à basse température.
L’impact sur la physique de pointe mondiale
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L’émergence des nickelates comme troisième classe de supraconducteurs à haute température — aux côtés des cuprates et des systèmes à base de fer — ouvre un nouveau champ d’exploration pour la science mondiale. La capacité d’opérer à pression ambiante reste l’un des objectifs majeurs de la communauté scientifique internationale.
Cette avancée ne se limite pas à une prouesse de laboratoire ; elle positionne la recherche chinoise au cœur des enjeux de la physique des matériaux. En clarifiant les mécanismes d’appariement, les chercheurs ouvrent la voie à une conception plus précise de matériaux capables de transporter l’électricité sans aucune perte, un changement de paradigme pour les technologies énergétiques et quantiques de demain.
Clara Dubois suit l’actualité internationale, les affaires diplomatiques et les grands équilibres géopolitiques. Son travail met l’accent sur le contexte, les faits vérifiables et les conséquences concrètes des événements mondiaux.
