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Cette image prise à l'aide d'un microscope à effet tunnel montre le film en plomb épais de deux couches d'atomes seulement. Chaque cercle jaune dans le coin en haut à droite représente un atome. Il s'agit d'un zoom sur l'image. Crédit : Dr. Ken Shih, The University of Texas, Austin
La découverte de la supraconductivité remonte au premier quart du siècle dernier. D'abord une curiosité de laboratoire, elle a fini par trouver des applications technologiques, principalement la réalisation de puissants aimants comme ceux du LHC. On lui doit également des magnétomètres ultrasensibles comme les SquidSquid (Superconducting Quantum Interference Devices) que l'on utilise pour la prospection géophysique ou la recherche de vestiges archéologiques.
L'application la plus commune de la supraconductivité est probablement celle des aimants utilisés en imagerie médicale dans la technique dite IRM (imagerie par résonance magnétiqueimagerie par résonance magnétique nucléaire). Toujours en médecine, les Squid sont aussi utilisés pour étudier les systèmes biologiques, notamment le cerveaucerveau ou le cœur. L'inconvénient principal de la supraconductivité est qu'elle nécessite des températures très basses.
Le fait que les matériaux supraconducteurssupraconducteurs laissent passer le courant sans résistancerésistance en fait de bons candidats pour la réalisation d'ordinateursordinateurs capables de travailler à très grande vitessevitesse et de traiter un grand volumevolume d'informations. Si l'on pouvait trouver des supraconducteurs comme ceux dits à haute température critique, capables de fonctionner à température ambiante, de tels composants électroniques augmenteraient singulièrement les capacités des ordinateurs.
Un supraconducteur à géométrie variable
De nos jours, des superordinateurssuperordinateurs comme les Cray exigent d'être refroidis à l'azoteazote liquideliquide, voire à l'héliumhélium liquide, pour fonctionner correctement et dissiper la chaleurchaleur qu'ils produisent, ce qui n'est guère commode.
Dans un article récent de Science, Ken Shih et ses collègues du Nano Electronic Material Research Group à l'université d'Austin au Texas annoncent avoir réalisé le supraconducteur métallique le plus fin au monde. Il s'agit d'une feuille de plombplomb de seulement deux atomesatomes d'épaisseur, déposée sur une surface en siliciumsilicium.
Selon les chercheurs, la réalisation d'un tel film devrait permettre, notamment en faisant varier la géométrie du matériaumatériau, de mieux comprendre le mécanisme de la supraconductivité dans des situations inhabituelles. Pour les électronsélectrons et surtout les paires de Cooper formées par l'association de deux électrons, tout se passe presque comme s'ils étaient contraints de se déplacer dans un monde à deux dimensions.
Ken Shih espère que de nouveaux dispositifs supraconducteurs émergeront des études réalisées avec ces feuilles de plomb supraconductrices nanométriques.
