Le supraconducteur de “matière rouge” pourrait transformer l’électronique – s’il fonctionne

La supraconductivité à température ambiante et à pression ambiante est un objectif central de la science des matériaux depuis plus d’un siècle, et il a peut-être finalement été atteint. Si ce nouveau matériau supraconducteur tient le coup, il pourrait révolutionner la façon dont notre monde est alimenté – mais les résultats se dirigent d’abord vers un examen scientifique sérieux.

Lorsqu’un matériau est supraconducteur, l’électricité le traverse avec une résistance nulle, ce qui signifie qu’aucune de l’énergie impliquée n’est perdue sous forme de chaleur. Mais tous les supraconducteurs fabriqués jusqu’à présent ont nécessité des pressions extraordinairement élevées, et la plupart ont nécessité des températures tout aussi élevées.

Ranga Dias de l’Université de Rochester à New York et ses collègues affirment avoir fabriqué un matériau à partir d’hydrogène, d’azote et de lutétium qui devient supraconducteur à une température de seulement 21°C (69°F) et une pression de 1 gigapascal. C’est près de 10 000 fois la pression atmosphérique à la surface de la Terre, mais une pression encore bien inférieure à celle de tout matériau supraconducteur précédent. « Disons que vous montiez à cheval dans les années 1940 lorsque vous voyez une Ferrari passer devant vous – c’est le niveau de différence entre les expériences précédentes et celle-ci », explique Dias.

Pour fabriquer le matériau, ils ont placé une combinaison des trois éléments dans une enclume en diamant – une machine qui comprime des échantillons à des pressions extraordinairement élevées entre deux diamants – et les a pressés. Au fur et à mesure que le matériau était compressé, sa couleur est passée du bleu au rouge, ce qui a conduit les chercheurs à le surnommer « matière rouge ».

Les chercheurs ont ensuite effectué une série de tests examinant la résistance électrique et la capacité thermique de la matière rouge, ainsi que son interaction avec un champ magnétique appliqué. Tous les tests ont indiqué que le matériau était supraconducteur, disent-ils.

Mais tous les chercheurs du domaine ne sont pas convaincus. “Peut-être qu’ils ont découvert quelque chose d’absolument révolutionnaire et bouleversant dans ce travail, quelque chose qui mériterait un prix Nobel, mais j’ai quelques réserves”, déclare James Hamlin de l’Université de Floride.

Certaines de ses réserves, et celles d’autres chercheurs en supraconductivité, sont dues à la controverse entourant un article de 2020 de Dias et de son équipe, qui revendiquait la supraconductivité à température ambiante et a ensuite été rétracté par la revue scientifique. Nature. À l’époque, certains se sont demandé si les données présentées dans l’article étaient exactes et ont soulevé des questions sur la façon dont les données publiées étaient dérivées des mesures brutes.

“Tant que les auteurs n’auront pas fourni de réponses compréhensibles à ces questions, il n’y a aucune raison de croire que [the data] qu’ils publient dans cet article reflètent les propriétés physiques d’échantillons physiques réels », explique Jorge Hirsch de l’Université de Californie à San Diego.

Une partie de la raison pour laquelle le scepticisme est si difficile à apaiser est que nous n’en savons pas assez sur la matière rouge pour construire une compréhension théorique du mécanisme derrière son éventuelle supraconductivité. «Il reste encore beaucoup à faire pour comprendre la structure exacte de ce matériau, ce qui est très crucial pour comprendre comment ce matériau est supraconducteur», déclare Dias. “Nous espérons que si nous pouvons le fabriquer en plus grande quantité, nous aurons une meilleure compréhension de la structure du matériau.”

Si les théoriciens peuvent comprendre exactement comment et pourquoi ce matériau devient supraconducteur, cela contribuera grandement à convaincre les chercheurs qu’il s’agit en fait d’un supraconducteur, et cela pourrait également mettre la matière rouge sur la voie d’une production industrielle. « Les structures trouvées dans ce travail sont probablement très différentes [from previously confirmed superconducting materials]», explique Eva Zurek de l’Université de Buffalo à New York. “Le mécanisme derrière la supraconductivité de ce composé pourrait être différent, mais je ne peux pas en être sûr car je n’ai pas de structure sur laquelle travailler.”

Si des groupes indépendants sont capables de vérifier la supraconductivité de la matière rouge et de comprendre sa structure, cela pourrait être l’une des découvertes scientifiques les plus percutantes de tous les temps. Un supraconducteur à température ambiante et à pression ambiante pourrait rendre le réseau électrique beaucoup plus efficace et respectueux de l’environnement, suralimenter la lévitation magnétique et bien plus encore. “Je pense qu’il existe de nombreuses technologies qui n’ont même pas encore été imaginées et qui pourraient utiliser la supraconductivité à température ambiante et à pression ambiante”, déclare Zurek.

Mais les chercheurs ne rêvent pas encore d’une société supraconductrice. “Il va y avoir beaucoup d’examen minutieux, évidemment”, dit Hamlin. “Je pense que la différence ici par rapport au résultat précédent est que c’est à des pressions si basses que beaucoup d’autres groupes peuvent regarder cela.” Seuls quelques laboratoires dans le monde disposent d’enclumes en diamant coûteuses et compliquées capables d’atteindre les hautes pressions requises par les expériences de supraconductivité précédentes, mais les cellules de pression pouvant atteindre 1 gigapascal sont relativement courantes.

C’est peut-être le facteur le plus important qui différencie ce travail de l’article rétracté de 2020. “Leur travail précédent n’a toujours pas été reproduit par un groupe indépendant, mais celui-ci devrait être reproduit extrêmement rapidement”, déclare Tim Strobel de la Carnegie Institution for Science à Washington DC. “Nous allons le faire tout de suite.” Si tout va bien, cela pourrait marquer le début d’une révolution énergétique.