Les supraconducteurs à plus haute température se rapprochent de la réalité grâce à une nouvelle interface non conventionnelle

Une équipe de chercheurs a mis au point une interface unique entre un supraconducteur (matériau présentant une résistance électrique nulle à basse température) et un matériau chiral. La nouvelle interface crée un champ Zeeman considérablement amélioré - un champ magnétique qui affecte le spin des électrons. Cette technologie pourrait être la clé d'applications nouvelles et innovantes dans des domaines tels que l'électronique, l'énergie et, surtout, l'informatique quantique, l'informatique quantique.

Le nouveau matériau supraconducteur combine un supraconducteur conventionnel avec un matériau présentant un fort couplage spin-orbite. Il a été démontré que cette interaction, qui résulte du couplage entre le spin d'un électron et son mouvement orbital, affecte fortement les propriétés des matériaux supraconducteurs. L'interface induit une polarisation du spin à la surface du supraconducteur et génère des états de quasiparticules d'origine magnétique.

Les états de quasiparticules sont ceux qui sont spécifiquement influencés par les champs magnétiques. Ces états peuvent apparaître dans les matériaux où les interactions entre les électrons et les champs magnétiques sont fortes. Les effets sont liés au concept de sélectivité du spin induite par la chiralité (CISS), selon lequel la chiralité structurelle d'un matériau influence le spin et le moment angulaire orbital de ses électrons. La CISS est cruciale pour le développement de la spintronique supraconductrice et de la supraconductivité topologique, car elle permet de contrôler le spin des électrons dans les matériaux supraconducteurs.

En modifiant l'interface entre ces deux matériaux, les chercheurs ont pu améliorer les propriétés supraconductrices. Le matériau obtenu a également fait preuve d'une bien meilleure tolérance aux champs magnétiques, ce qui est en soi un facteur essentiel pour de nombreuses applications pratiques. Par exemple, il peut éliminer la décohérence, qui se produit lorsqu'un système quantique interagit avec son environnement.

Quelles sont les implications ? Cette nouvelle technologie peut contribuer au développement de supraconducteurs à haute température, qui fonctionnent à des températures plus proches des conditions ambiantes. Il est important de noter que les supraconducteurs existants ne fonctionnent qu'à des températures extrêmement basses. Si les températures augmentent suffisamment pour atteindre la bande de conduction, la supraconductivité ne se produit pas. Par conséquent, les futurs matériaux basés sur cette interface pourraient redéfinir la transmission et le stockage de l'énergie, et permettre la création de dispositifs électroniques plus puissants et plus efficaces, tels que des transistors à haute performance.

Enfin, l'amélioration du couplage spin-orbite dans ce nouveau matériau pourrait conduire à la réalisation d'états supraconducteurs exotiques dotés de propriétés topologiques. Les états exotiques diffèrent des supraconducteurs conventionnels en termes de propriétés électroniques et de symétrie. Ces états ont fait l'objet d'un vif intérêt de la part des chercheurs en raison de leur potentiel pour le traitement de l'information et l'informatique quantique, comme nous l'avons déjà mentionné.

Les chercheurs pensent que leurs résultats stimuleront la recherche dans le domaine de la supraconductivité et ouvriront de nouvelles voies dans un avenir proche. Pour mémoire, le premier système commercial d'IRM utilisant des supraconducteurs a été introduit sur le site au début des années 1980. Inutile de dire qu'il s'agissait d'une technologie révolutionnaire, et il est à espérer que les applications futures s'appuieront sur son héritage.