Le groupe Physique du corps solide du Prof. Christian Bernhard à l’Université de Fribourg travaille au développement d’un tout nouveau supraconducteur en arséniure de fer, qui pourrait conduire à un progrès majeur dans la compréhension de la supraconductivité à haute température et contribuer de manière décisive à l’économie d’énergie et à une plus grande efficience dans les composants électroniques.

Les matériaux supraconducteurs ont la faculté de conduire le courant électrique sans résistance et donc sans perte. Mais cette propriété très intéressante dans le domaine des applications techniques n’apparaît qu’au-dessous de la température de transition critique Tc. Pour la plupart des supraconducteurs, les valeurs Tc sont très basses (au-dessous de 40° K ou -232° C), ce qui rend les applications techniques très compliquées et coûteuses (p.e. dans le cas d’un câble d’électricité sans perte ou de composants électroniques ultrarapides).

Un supraconducteur avec des valeurs Tc considérablement plus hautes – le supraconducteur à haute Tc – a été observé dans des liaisons d’oxyde de cuivre pour la première fois en 1986 dans le laboratoire de recherche d’IBM à Rüschlikon en Suisse. Cette découverte a provoqué une véritable « ruée vers l’or », qui culmina avec la valeur Tc record de 135°K. Malgré d’intenses efforts et de nombreux modèles discutés, les scientifiques ne sont toutefois toujours pas en mesure d’expliquer définitivement l’interaction qui sous-tend le supraconducteur à haute Tc.

Au Japon et en Chine, une découverte faite il y a quelques mois a permis de constater que le supraconducteur à haute température critique apparaît également dans certaines liaisons de l’arseniure de fer, même si la valeur Tc maximale de 55°K s’avère encore beaucoup plus basse que dans les oxydes de cuivre. Cette observation laisse cependant espérer la découverte d’autres supraconducteurs à haute Tc ainsi que l’existence d’un mécanisme de couplage commun, désormais identifiable grâce à la comparaison des propriétés des oxydes de cuivre et celles de l’arseniure de fer.

Les chercheurs du groupe du Prof. Christian Bernhard Physique du corps solide au Département de physique de l’Université de Fribourg et au Fribourg Center for Nanomaterials Frimat ont fait un premier pas allant dans cette direction. Au travers de deux recherches, tout récemment publiées dans les « Physical Review Letters », les scientifiques fribourgeois ont démontré que certaines propriétés électroniques et magnétiques de l’arseniure de fer présentent une similitude étonnante avec celles du supraconducteur à haute température de l’oxyde de cuivre. Si ces expériences ne permettent pas déjà de tirer de conclusion définitive en ce qui concerne le mécanisme de couplage du supraconducteur à haute température critique, elles livrent un indice prometteur laissant entrevoir la possible mise au jour d’un mécanisme de couplage magnétique non conventionnel.

Références :
• A.J. Drew et al. 2008. Coexistence of magnetism and superconductivity in the pnictide high temperature superconductor SmFeAs O0.82F0.18 measured by muon spin rotation, Phys. Rev. Lett. 101, 097010 (http://scitation.aip.org/dbt/dbt.jsp?KEY=PRLTAO&Volume=101&Issue=9)
• A. Duborka et al. 2008. Superconducting energy gap and c-axis plasma frequency of (Nd,Sm) FeAs O0.82F0.18 superconductors from infrared ellipsometry, Phys. Rev. Lett. 101, 097011 (http://scitation.aip.org/dbt/dbt.jsp?KEY=PRLTAO&Volume=101&Issue=9)

Contact : Prof. Christian Bernhard, Département de physique, Université de Fribourg, tél. 026 300 90 70, e-mail: christian.bernhard@unifr.ch