Pendant quarante ans, les chercheurs travaillant sur les supraconducteurs à haute température à base de cuivre ont cru que leurs cristaux étaient homogènes de part en part. Une nouvelle étude menée par des scientifiques de l'université de Warwick et de la Source européenne de rayonnement synchrotron (ESRF) montre le contraire : le matériau est une mosaïque de structures différentes.
La découverte de 1986 — les cuprates — promettait une révolution dans le transport de l'énergie sans pertes. Toutes les théories et tous les calculs reposaient sur l'idée d'un réseau cristallin unique. Cette conception est désormais réfutée.
Grâce à la diffraction tridimensionnelle des rayons X (3DXRD), l'équipe a pour la première fois plongé au cœur d'un échantillon de LESCO — un cuprate de lanthane, d'europium et de strontium. Le balayage, de la température ambiante jusqu'à 100 kelvins, a révélé deux arrangements atomiques distincts, séparés par des frontières inhabituellement larges — environ 150 nanomètres.
Selon le chimiste Mark Senn, ces frontières ne se contentent pas de séparer des domaines : elles entravent activement la supraconductivité. Les électrons, qui devraient former des paires et se déplacer sans résistance, se heurtent à des obstacles dans ces zones.
Ce résultat explique pourquoi certains échantillons fonctionnent mieux que d'autres et impose de réviser nombre de mesures antérieures. Les futurs modèles devront tenir compte de cette hétérogénéité interne.
La méthode 3DXRD, rendue possible par la modernisation de l'ESRF, révélera des structures « cachées » similaires dans d'autres matériaux. La question se pose désormais ainsi : faut-il considérer le cuprate comme une substance unique ou comme un ensemble de plusieurs matériaux réunis dans un seul cristal.
Comprendre la structure réelle rapproche l'application pratique des supraconducteurs à des températures plus élevées.
