Des physiciens viennent de trouver le moyen d’obtenir un supraconducteur à partir d’un seul feuillet de graphène. On avait déjà obtenu des sandwichs de graphène et d’atomes de calcium supraconducteurs, mais il s’agissait donc de matériaux en 3D.

Il s'écoule en général des dizaines d'années avant qu'une découverte scientifique fondamentale trouve des applicationsapplications importantes dans l'industrie et la vie de tous les jours. Celle de la supraconductivité a parcouru un long chemin depuis qu'elle a été mise en évidence en 1911. Mais même si on l'utilise aujourd'hui pour sonder les mystères de l'infiniment petit avec les aimantsaimants supraconducteurs du LHC, tenter de maîtriser la fusionfusion avec IterIter ou même résoudre des énigmes en cosmologiecosmologie en utilisant des Squid afin de détecter des ondes gravitationnellesondes gravitationnelles primordiales, elle reste confinée à des laboratoires. Il commence à y avoir tout de même quelques exceptions cependant comme le prouve l'utilisation récente d'un câble supraconducteur dans la ville allemande d'Essen (Ruhr) en remplacement d'un câble à haute tensionhaute tension long de 1 kilomètre reliant deux transformateurstransformateurs.

Cela contrastera-t-il avec ce qui est en train de se passer avec le graphènegraphène ? Découvert il y a un peu plus de 10 ans, il apparaît comme un matériaumatériau miracle porteur d'une révolution prochaine, voire imminente, en électronique. Il ne s'agit pourtant que des simples feuillets composant le graphitegraphite dont l'épaisseur vaut un atome de carbonecarbone. Mais les exceptionnelles propriétés de conduction du graphène, sans compter celle de résistancerésistance mécanique, lui donnent, quand on en fait un semi-conducteursemi-conducteur, le potentiel de remplacer les puces au siliciumsilicium dans la course à la miniaturisation électronique.


Claude Aslangul, aux côtés de Richard Taillet, répond à la question : « À quoi sert la supraconductivité ? » dont le 100e anniversaire a été fêté en 2011. © DeBoeck Editions, YouTube

Vers une électronique supraconductrice avec le graphène ?

On rêve depuis quelques temps de marier les propriétés du graphène avec celle des supraconducteurs. On sait que la découverte d'un matériau supraconducteursupraconducteur à température ambiante bouleverserait notre vie de plusieurs façons. La conduction électrique se ferait partout sans perte, des champs magnétiqueschamps magnétiques puissants, par exemple pour de l'IRMIRM facile du cerveaucerveau, deviendraient aisés à réaliser. Il n'est donc pas inintéressant de se rappeler que l'on a trouvé de telles traces d'une supraconductivitésupraconductivité à température ambiante dans le graphite.

En tout état de cause, des physiciensphysiciens canadiens et allemands du Max-Planck-UBC Centre for Quantum Materials de l'université de la Colombie-Britannique (en anglais, University of British Columbia : UBC) viennent de faire savoir dans un article déposé sur arXiv qu'ils étaient parvenus pour la première fois à rendre un feuillet de graphène supraconducteur. Il suffisait de le recouvrir partiellement d'atomesatomes de lithiumlithium.

La performance est encore modeste puisque la transition de phasetransition de phase menant à l'état supraconducteur nécessite de refroidir le nouveau matériau en dessous de 5 kelvinskelvins. Ce qui est plutôt froid quand on pense à la température critiquetempérature critique de certains cupratescuprates, qui est proche de 130 kelvins, ou encore du sulfure d’hydrogène.