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Un élément étrange remet en question ce que nous savons de la supraconductivité

Un élément étrange remet en question ce que nous savons de la supraconductivité


L'un des éléments périodiques les plus inattendus vient de remettre en question notre compréhension des matériaux supraconducteurs. Cette découverte récente en Inde amène les scientifiques à repenser la supraconductivité. Le bismuth, l'un des éléments les plus étranges, peut devenir un supraconducteur (conduire l'électricité sans résistance) lorsqu'il est refroidi légèrement au-dessus du zéro absolu.

[Image fournie par Wikimédia]

La théorie actuelle de la supraconductivité, vieille de 40 ans, suppose que les matériaux supraconducteurs ont des électrons à écoulement libre. Cependant, le bismuth a un électron pour 100 000 atomes.

"En général, les composés qui présentent une supraconductivité ont environ un électron mobile par atome", a déclaré Srinivasan Ramakrishnan du Tata Institute of Fundamental Research en Inde.Monde de la chimie.

"Cependant, dans le bismuth, un électron mobile est partagé par 100 000 atomes - puisque [la] densité de porteurs est si petite, les gens ne croyaient pas que le bismuth serait supraconducteur."

L'équipe a dû confirmer la supraconductivité du bismuth. Ils ont refroidi les cristaux de l'élément tout en les retirant du magnétisme extérieur. Ils ont surfondu les cristaux à environ -273 degrés Celsius, où l'équipe a observé l'effet Meissner. Le bismuth (le matériau supraconducteur) a éliminé son propre champ magnétique interne.

La théorie de base de la supraconductivité stipule que les électrons s'associent pour éliminer la résistance à leur flux, grâce aux électrons interagissant avec les ions du matériau. Cette théorie, appelée théorie de Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) fonctionne avec des matériaux avec une abondance d'électrons flottants. Cependant, avec son faible rapport électrons / atomes, le bismuth rompt cette compréhension.

Pour l'équipe, la découverte change la donne, d'autant plus que la théorie actuelle ne peut expliquer ce que l'équipe a rapporté.

"De toute évidence, il s'agit d'une découverte historique dans l'histoire de la supraconductivité… puisqu'elle justifie un nouveau mécanisme pour les supraconducteurs", a déclaré Ramakrishnan. "On peut s'attendre à produire de nouveaux supraconducteurs une fois que la nouvelle théorie sera connue."

Le bismuth lui-même est un élément étrange, comme on le voit dans son aspect inhabituel et ses étranges propriétés magnétiques

«Il manque une bonne image globale» pour expliquer le bismuth, a déclaré le physicien théoricien Ganapathy Baskaran de l'Institut des sciences mathématiques de Chennai, en Inde. «Je pense que ce n'est qu'une pointe d'iceberg.»

Le bismuth ne réunit que quelques autres éléments à faible densité de porteurs d'électrons pouvant supraconducteurs. Pour d'autres chercheurs du domaine, cette découverte pourrait conduire à une nouvelle classification des matériaux entièrement.

"Il existe un ou deux autres systèmes à très faible densité de porteurs d'électrons qui deviennent supraconducteurs - ils ont toujours été considérés comme une exception", a déclaré James Arnett, expert en supraconducteurs et chef de la physique à l'Université de Bristol. "Il serait intéressant de voir si cela fait partie d'une classe plus large de matériaux supraconducteurs à faible densité de porteurs."

Remettre en cause la théorie de la supraconductivité n'est cependant pas exclusif à cette nouvelle découverte. Une étude d'avril 2016 de l'Université de Houston a conclu une recherche contredisant directement le modèle d'état critique de Bean. Les résultats suggèrent qu'il existe des propriétés au-delà de la surfusion et de grandes quantités d'énergie magnétique pour faciliter les matériaux supraconducteurs.

Le but ultime des supraconducteurs serait d'en trouver un qui fonctionne à température ambiante. Ce matériau pourrait remplacer le métal ordinaire et économiser des tonnes d'énergie. Cela pourrait même contribuer à des supercalculateurs plus avancés.

Pour mieux comprendre les bases de la supraconductivité, regardez cette vidéo ci-dessous avec l'aimable autorisation de Techquickie.

VOIR AUSSI: Il peut y avoir des failles dans la théorie des supraconducteurs

Via le monde de la chimie


Voir la vidéo: Julien Bobroff Les supraconducteurs et leurs fascinantes propriétés