Interaction entre ordre de charge et supraconductivité à l’échelle nanométrique —


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  • Les scientifiques ont travaillé sans relâche pour comprendre les mécanismes fondamentaux à la base de la supraconductivité à haute température dans le but ultime de concevoir et de fabriquer de nouveaux matériaux quantiques supraconducteurs proches de la température ambiante.

    La supraconductivité à haute température est en quelque sorte un Saint Graal pour les chercheurs qui étudient les matériaux quantiques. Les supraconducteurs, qui conduisent l’électricité sans dissiper d’énergie, promettent de révolutionner nos systèmes énergétiques et de télécommunications. Cependant, les supraconducteurs fonctionnent généralement à des températures extrêmement basses, nécessitant des congélateurs élaborés ou des liquides de refroidissement coûteux. Pour cette raison, les scientifiques ont travaillé sans relâche sur la compréhension des mécanismes fondamentaux à la base de la supraconductivité à haute température dans le but ultime de concevoir et de concevoir de nouveaux matériaux quantiques supraconducteurs proches de la température ambiante.

    Fabio Boschini, professeur à l’Institut national de la recherche scientifique (INRS), et des scientifiques nord-américains ont étudié la dynamique du supraconducteur yttrium baryum oxyde de cuivre (YBCO), qui offre une supraconductivité à des températures supérieures à la normale, via une résonance résolue en temps diffusion des rayons X au laser à électrons libres Linac Coherent Light Source (LCLS), SLAC (US). La recherche a été publiée le 19 mai dans la revue Science. Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont pu suivre comment les ondes de densité de charge dans YBCO réagissent à une « extinction » soudaine de la supraconductivité, induite par une impulsion laser intense.

    « Nous apprenons que les ondes de densité de charge – des électrons auto-organisés se comportant comme des ondulations dans l’eau – et la supraconductivité interagissent à l’échelle nanométrique sur des échelles de temps ultrarapides. Il existe un lien très profond entre l’émergence de la supraconductivité et les ondes de densité de charge », explique Fabio Boschini. , co-chercheur sur ce projet et chercheur affilié au Stewart Blusson Quantum Matter Institute (Blusson QMI).

    « Jusqu’à il y a quelques années, les chercheurs sous-estimaient l’importance de la dynamique à l’intérieur de ces matériaux », a déclaré Giacomo Coslovich, chercheur principal et scientifique au SLAC National Accelerator Laboratory en Californie. « Jusqu’à cette collaboration, nous n’avions vraiment pas les outils pour évaluer la dynamique des ondes de densité de charge dans ces matériaux. L’opportunité d’observer l’évolution de l’ordre de charge n’est possible que grâce à des équipes comme la nôtre partageant des ressources, et par le l’utilisation d’un laser à électrons libres pour offrir un nouvel aperçu des propriétés dynamiques de la matière. »

    Grâce à une meilleure image des interactions dynamiques sous-jacentes aux supraconducteurs à haute température, les chercheurs sont optimistes quant à leur capacité à travailler avec des physiciens théoriciens pour développer un cadre permettant une compréhension plus nuancée de la façon dont la supraconductivité à haute température émerge.

    La collaboration est la clé

    Le présent travail est le fruit d’une collaboration entre des chercheurs de plusieurs centres de recherche et lignes de lumière de premier plan. « Nous avons commencé à mener nos premières expériences fin 2015 avec la première caractérisation du matériau au Centre canadien de rayonnement synchrotron, explique Boschini. Au fil du temps, le projet a impliqué de nombreux chercheurs de Blusson QMI, comme MengXing Na que j’ai encadré et présenté. à ce travail. Elle a fait partie intégrante de l’analyse des données.

    « Ce travail est significatif pour un certain nombre de raisons, mais il montre également vraiment l’importance de former des collaborations et des relations durables et significatives », a déclaré Na. « Certains projets prennent très longtemps, et c’est grâce au leadership et à la persévérance de Giacomo que nous sommes arrivés ici. »

    Le projet a réuni au moins trois générations de scientifiques, en suivant certains au fur et à mesure qu’ils progressaient dans leur carrière postdoctorale et dans des postes de professeurs. Les chercheurs sont ravis de développer ce travail en utilisant la lumière comme bouton optique pour contrôler l’état marche-arrêt de la supraconductivité.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Institut national de la recherche scientifique – INRS. Original écrit par Audrey-Maude Vézina. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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