Le MIT découvre une avancée quantique qui pourrait changer la façon dont nous pensons la technologie de l’énergie propre
Les supraconducteurs sont le rêve d’une énergie plus propre, mais la plupart ne fonctionnent que dans des conditions de gel. Des scientifiques du MIT ont désormais détecté un signal étrange dans le graphène torsadé.
La technologie quantique est souvent évoquée comme si elle sortait tout droit d’un film de science-fiction, mais l’idée de base est plus simple qu’on ne l’imagine, surtout lorsqu’il est question de semi-conducteurs.
Si l’électricité peut circuler sans résistance, moins d’énergie est gaspillée sous forme de chaleur. C’est ce qui enthousiasme autour des technologies d’énergie propre, même si la réalité actuelle est encore loin d’être pratique.
Le problème est que la plupart des supraconducteurs ne se comportent ainsi que lorsqu’ils sont maintenus à des températures extrêmement basses, ce qui les rend idéaux pour des dispositifs comme les appareils d’IRM et les accélérateurs de particules, mais pas pour être simplement connectés au réseau électrique et laissés en fonctionnement. C’est pourquoi, naturellement, les chercheurs ont commencé à rechercher des matériaux présentant la supraconductivité de manière plus inhabituelle, dans l’espoir qu’ils puissent un jour fonctionner à des températures plus élevées.
C’est là qu’intervient la découverte quantique la plus récente du Massachusetts Institute of Technology (MIT). Et même si elle ne prétend pas résoudre le problème, cette recherche pourrait contenir un indice sur la manière dont la supraconductivité peut fonctionner lorsque les règles habituelles sont inversées.
Une courbe en forme de V pourrait en être la raison
Le rapport présente des résultats montrant comment l’équipe du MIT a travaillé sur un matériau appelé graphène trilamellaire à angle magique. Composé de trois feuillets de graphène d’une épaisseur d’un atome, le graphène est empilé avec une torsion extrêmement précise qui modifie le comportement des électrons. En conséquence, cela peut déclencher toute une gamme d’états quantiques inhabituels.
On soupçonnait déjà que cet empilement de graphène puisse être un supraconducteur non conventionnel, mais le démontrer correctement est difficile. La principale avancée du MIT réside dans une mesure précise du gap supraconducteur, qui constitue essentiellement l’empreinte dúétat supraconducteur et de la manière dont les paires d’électrons sont maintenues ensemble.
Et la signature qu’ils ont observée était étrange. Au lieu de la forme plus douce observée dans les supraconducteurs conventionnels, la lacune est apparue comme une courbe marquée en forme de V.
« Il existe de nombreux mécanismes différents pouvant conduire à la supraconductivité dans les matériaux », a déclaré Shuwen Sun, doctorant au MIT et coauteur de l’étude. « La lacune supraconductrice nous donne un indice sur le type de mécanisme qui pourrait mener à des choses comme des supraconducteurs à température ambiante, qui bénéficieront à terme à la société humaine », a-t-il expliqué.
Pour obtenir ce résultat, l’équipe a construit une plateforme combinant la spectroscopie de tunnel à balayage avec des mesures de transport électrique, afin de pouvoir corréler directement la “lacune” au moment où le matériau atteignait réellement une résistance nulle
Pourquoi est-ce important pour l’énergie ?
Dans les supraconducteurs conventionnels, les électrons s’apparient en raison de légères vibrations du réseau atomique. Dans ce système de graphène, le MIT affirme que les indices pointent vers quelque chose de différent, où ce sont les électrons eux-mêmes qui effectuent le travail principal grâce à de fortes interactions.
« Dans ce système de graphène à angle magique, il existe des théories selon lesquelles l’appariement provient probablement de fortes interactions électroniques, et non des vibrations du réseau », a déclaré Jeong Min Park, coauteur de l’étude
Selon le MIT, cette découverte est fondamentale car elle suggère une voie différente vers la supraconductivité, ce qui est important pour le développement à long terme d’électroniques à plus faibles pertes et de systèmes énergétiques plus efficaces. Elle est également utile pour la technologie quantique, où le contrôle de phases électroniques inhabituelles est crucial.
« Une bonne compréhension d’un supraconducteur non conventionnel peut faire progresser notre compréhension des autres », a déclaré Pablo Jarillo-Herrero, coauteur de l’article. « Ce savoir peut orienter la conception de supraconducteurs fonctionnant à température ambiante, par exemple, ce qui constitue une sorte de Saint Graal dans tout le domaine », a-t-il ajouté
Référence de l'article :
Experimental evidence for nodal superconducting gap in moiré graphene. 06 de novembro, 2025. Park, et al.