Sciences

Un semi-conducteur devient supraconducteur avec du ruban adhésif !

ActualitéClassé sous :chimie , isolant topologique , spintronique

Une électronique basée sur des supraconducteurs, en particulier à hautes températures critiques, aurait bien des avantages. Un groupe de chercheurs canadiens a eu une idée insolite alors qu'ils cherchaient à réaliser induire l'état supraconducteur dans un semi-conducteur. Il a suffi de coller sur lui un matériau supraconducteur exotique avec... du ruban adhésif !

Un exemple d'un aimant flottant au-dessus d'un supraconducteur. L'état supraconducteur a été obtenu en versant de l'azote liquide sur le matériau sous l'aimant. © François Jannin / CNRS Photothèque

Lorsque l'on parle de supraconducteurs à hautes températures critiques, ou mieux, d'un mythique matériau supraconducteur à température ambiante, c'est généralement pour imaginer des aimants surpuissants, le transport de l'électricité sans perte ou encore des moyens de transport quasiment magiques comme un métro mondial hypersonique.

Toutefois, les chercheurs travaillant dans le domaine des supraconducteurs exotiques savent qu'ils pourraient aussi avoir des applications importantes dans le cadre d'une nouvelle électronique révolutionnaire. Ils pensent entre autres aux ordinateurs quantiques et à la spintronique. On étudie ainsi, par exemple, la possibilité de réaliser des transistors supraconducteurs.

Dans le cadre ces recherches, un groupe de physiciens de l'université de Toronto vient de publier un article étonnant dans le journal Nature. Il y a quelques années, d'autres chercheurs étaient tombés par hasard sur un phénomène étonnant : on peut faire des radiographies avec du ruban adhésif comme source de rayons X !

Ken Burch est l'un des physiciens du Department of Physics and Institute for Optical Sciences de l'université de Toronto. Il tient sur cette photo le ruban adhésif et les plaques de verre sur lesquelles ont été réalisées des jonctions entre des semi-conducteurs et un cuprate. © University of Toronto

Dans le cas présent, les chercheurs canadiens étudiaient la possibilité d'induire un état supraconducteur dans un semi-conducteur. Mais pas n'importe lequel puisqu'il s'agissait d'un de ces matériaux exotiques qui fait l'objet de l'attention des physiciens du solide depuis quelques années : un isolant topologique.

L'impossible combinaison entre cuprates et semi-conducteurs

Les isolants topologiques suscitent la curiosité de nombreux scientifiques en raison de leurs propriétés de conduction électrique remarquables qui laissent présager la réalisation de composants électroniques plus rapides. À l'intérieur, un tel matériau se comporte comme isolant mais sa surface conduit le courant électrique sans dissiper d'énergie. Cela fait bien sûr penser à un supraconducteur. 

On cherchait depuis quelque temps à en savoir plus sur un état supraconducteur induit dans un semi-conducteur en interfaçant celui-ci avec un supraconducteur. L'étude du phénomène est difficile car il faut réaliser un contact parfait entre les deux éléments et cela nécessite une technique complexe, peu aisée à mettre en œuvre. L'idéal serait d'obtenir un tel effet avec un supraconducteur exotique comme un cuprate. On pensait jusque-là que ce n'était guère possible.

Les physiciens se sont rendu compte que l'utilisation comme semi-conducteur d'un isolant topologique était prometteuse et ils ont finalement découvert un phénomène spectaculaire. Il suffisait de coller ces deux éléments avec du ruban adhésif pour obtenir une jonction avec toutes les qualités demandées !