Dans le laboratoire de l'université Cornell, des physiciens ont découvert de manière inattendue que la supraconductivité dans le séléniure de fer FeSe ne dépend pas du nombre d'électrons, mais du degré de perfection du réseau cristallin du matériau. Cette conclusion bouleverse la conception habituelle des supraconducteurs à haute température et ouvre une nouvelle voie pour les maîtriser.
Habituellement, dans de tels matériaux, les scientifiques modifient le nombre d'électrons — ce que l'on appelle le dopage — afin d'atteindre le « dôme » de supraconductivité, où le matériau perd sa résistance à des températures relativement élevées. Dans le FeSe, cependant, tout s'est avéré différent. Les chercheurs dirigés par Kyle Shen ont montré que la courbe de ce dôme est étroitement liée à la diffusion des électrons sur les défauts du réseau, et non à la concentration des porteurs de charge.
Imaginez les rues d'une ville : si les routes sont planes et sans nids-de-poule, les voitures roulent vite et sans entrave. Qu'apparaissent des crevasses et des obstacles — et la circulation ralentit, même si le nombre de voitures n'a pas augmenté. Il en va de même dans le cristal de FeSe : les électrons « trébuchent » sur les imperfections du réseau, et c'est précisément cela qui détermine le moment où le matériau devient supraconducteur.
Le postdoctorant Paul Malinowski, premier auteur du travail publié dans PNAS, explique : « Nous avons établi que le dôme dans ce matériau est gouverné par quelque chose de tout à fait différent de ce à quoi l'on est habitué. Non pas par le nombre d'électrons que vous ajoutez, mais par les obstacles qu'ils rencontrent en chemin — par le degré de perfection ou d'imperfection du réseau cristallin ».
Les expérimentateurs ont utilisé une nouvelle méthode de contrôle du FeSe et ont mesuré comment la résistance varie selon les différents niveaux de désordre. Il s'est avéré qu'un désordre minimal permet d'atteindre la température maximale de supraconductivité, tandis qu'une simple modification du nombre d'électrons produit un effet bien moindre. Cela distingue le FeSe de la plupart des autres supraconducteurs à base de fer.
Cette découverte est importante non seulement pour la physique fondamentale. Comprendre le rôle du désordre structurel peut aider à créer des matériaux plus stables et plus faciles à maîtriser pour les technologies futures — des aimants puissants aux dispositifs quantiques. Plus le réseau est propre, plus nous nous rapprochons d'une utilisation pratique de la supraconductivité à haute température.
