Le sel commun aide à créer un nouveau matériau pour la technologie quantique à grande vitesse

Publié le 9 novembre 2025 à 09h46. Des chercheurs ont mis au point une méthode innovante pour créer des nanotubes métalliques de sulfure de niobium, ouvrant la voie à des avancées potentielles dans l’électronique, la supraconductivité et l’informatique quantique, et ce, grâce à un ingrédient surprenant : le sel de table.

• La création de nanotubes métalliques stables, un défi de longue date, a été rendue possible grâce à l’ajout de sel de table lors du processus de fabrication.
• Ces nanotubes, d’un diamètre d’environ un milliardième de mètre (10^-9 m), présentent des propriétés uniques, notamment une surface lisse et une conductivité électrique élevée.
• Cette découverte pourrait permettre de concevoir des dispositifs électroniques plus rapides, des fils supraconducteurs plus efficaces et des technologies quantiques de nouvelle génération.

Une équipe internationale de scientifiques a réussi à synthétiser des nanotubes de sulfure de niobium dotés de propriétés stables et prévisibles, une avancée majeure dans le domaine de la science des matériaux. Jusqu’à présent, la fabrication de tels nanotubes représentait un obstacle important en raison de la complexité du comportement des métaux à l’échelle atomique.

Les nanotubes sont des structures cylindriques d’une taille extrêmement réduite – des milliers pourraient tenir sur la largeur d’un cheveu humain. Formés par l’enroulement de feuilles d’atomes, ils se distinguent des matériaux massifs par leurs propriétés exceptionnelles. Ils peuvent être plus résistants que l’acier tout en étant plus légers que le plastique, et présentent une excellente conductivité thermique et électrique, voire des effets quantiques remarquables. Ces caractéristiques en font des candidats prometteurs pour les technologies de pointe dans les domaines de l’électronique, de l’énergie et de la recherche quantique.

Les chercheurs du Materials Research Institute de Penn State ont démontré qu’il est possible d’ajuster précisément les caractéristiques des nanotubes en sélectionnant des compositions atomiques spécifiques. Leur objectif était de créer des nanotubes de disulfure de niobium, une forme métallique susceptible de faire progresser l’électronique à grande vitesse et la supraconductivité. Jusqu’à récemment, les nanotubes produits étaient principalement à base de carbone (pouvant agir comme semi-conducteurs ou semi-métaux) ou de nitrure de bore (un isolant).

La percée a été rendue possible grâce à l’ajout d’une infime quantité de sel ordinaire (chlorure de sodium) à une étape cruciale du processus de fabrication. Ce sel a permis au métal de s’enrouler autour d’un gabarit en carbone et de nanotubes de nitrure de bore, favorisant ainsi la formation d’une structure tubulaire stable. Le disulfure de niobium, connu pour sa supraconductivité à l’état massif, a ainsi été transformé en nanotubes d’à peine un milliardième de mètre de large.

Les nanotubes obtenus se composent principalement de structures à double couche, semblables à des cylindres emboîtés. Cette configuration semble être énergétiquement favorable, les électrons se déplaçant entre les couches et stabilisant la structure, un peu comme un condensateur à l’échelle atomique. Des simulations informatiques ont confirmé ce mécanisme, soulignant l’importance de l’interaction entre les couches pour maintenir l’intégrité des nanotubes.

Selon Slava V. Rotkin, professeur au Materials Research Institute de Penn State,

« Ce dont nous disposons actuellement, ce sont des coques métalliques qui peuvent, en principe, montrer des phénomènes comme la supraconductivité et le magnétisme, qui sont impossibles dans les versions isolantes ou semi-conductrices. Les nanotubes de carbone n’ont pas montré de supraconductivité ou de ferromagnétisme en raison de la faible densité d’électrons. »

La forme tubulaire des nanotubes de disulfure de niobium présente également un avantage significatif en termes de fabrication à l’échelle nanométrique. Contrairement aux nanofils sculptés dans des matériaux plats, qui présentent souvent des bords rugueux susceptibles de dégrader les performances, les tubes roulés offrent des surfaces lisses et continues aux propriétés prévisibles. Cette précision structurelle pourrait rendre ces nanotubes idéaux pour les dispositifs électroniques, supraconducteurs et quantiques de nouvelle génération, qui exigent une fiabilité au niveau atomique.

Les détails de cette recherche ont été publiés dans la revue ACS Nano.

Pour en savoir plus sur le recyclage du carbone, consultez cet article. Des informations complémentaires sur l’utilisation des isotopes du bore dans la gestion des déchets nucléaires sont disponibles ici. Enfin, découvrez comment les nanotubes de carbone résistent à des températures extrêmes grâce à ce lien.