Prémisse pour diode supraconductrice sans champ magnétique externe
Le graphène, un matériau prometteur
Les supraconducteurs sont la clé de la circulation du courant sans perte. Cependant, la réalisation de diodes supraconductrices n'est devenue que récemment un sujet important de recherche fondamentale. Une équipe de recherche internationale, à laquelle participe le physicien théoricien Mathias Scheurer de l'université d'Innsbruck, a réussi à franchir une étape importante : la réalisation d'un effet de diode supraconductrice sans champ magnétique externe, prouvant ainsi l'hypothèse de la coexistence de la supraconductivité et du magnétisme. Ils en font état dans Nature Physics.
Graphène tricouche
Mathias Scheurer
On parle d'effet de diode supraconductrice lorsqu'un matériau se comporte comme un supraconducteur dans un sens de circulation du courant et comme une résistance dans l'autre. Contrairement à une diode classique, une telle diode supraconductrice présente une résistance totalement nulle et donc aucune perte dans le sens direct. Cela pourrait constituer la base de la future électronique quantique sans pertes. Les physiciens ont réussi à créer l'effet diode il y a environ deux ans, mais avec certaines limitations fondamentales. "À l'époque, l'effet était très faible et il était généré par un champ magnétique externe, ce qui est très désavantageux pour les applications technologiques potentielles", explique Mathias Scheurer de l'Institut de physique théorique de l'université d'Innsbruck. Les nouvelles expériences menées par des physiciens expérimentaux de l'université américaine de Brown, décrites dans le numéro actuel de Nature Physics, ne nécessitent pas de champ magnétique externe. Outre les avantages susmentionnés liés aux applications, les expériences confirment une thèse précédemment théorisée par Mathias Scheurer : À savoir, que la supraconductivité et le magnétisme coexistent dans un système composé de trois couches de graphène torsadées les unes contre les autres. Le système génère ainsi virtuellement son propre champ magnétique interne, créant un effet diode. "L'effet diode observé par les collègues de l'université de Brown était en outre très fort. De plus, la direction de la diode peut être inversée par un simple champ électrique. Tous ces éléments font du graphène tricouche une plateforme très prometteuse pour l'effet diode supraconducteur", explique Mathias Scheurer, qui a reçu cette année une bourse de démarrage du CER pour ses recherches sur les matériaux bidimensionnels, notamment le graphène.
Le graphène, un matériau prometteur
L'effet diode décrit dans Nature Physics a également été produit avec du graphène, un matériau constitué d'une seule couche d'atomes de carbone disposés en nid d'abeille. L'empilement de plusieurs couches de graphène conduit à des propriétés totalement nouvelles, notamment la capacité de trois couches de graphène torsadées l'une contre l'autre à conduire le courant électrique sans perte. Le fait qu'un effet diode supraconducteur existe sans champ magnétique externe dans ce système a de grandes implications pour l'étude du comportement physique complexe du graphène tricouche torsadé, car il démontre la coexistence de la supraconductivité et du magnétisme. Cela montre que l'effet de diode n'a pas seulement une pertinence technologique, mais qu'il a aussi le potentiel d'améliorer notre compréhension des processus fondamentaux de la physique des corps multiples. La base théorique de cette découverte a déjà été publiée dans une autre publication de haut niveau.
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