Le MIT découvre des supraconducteurs en graphène qui se renforcent dans les champs magnétiques

Des chercheurs du MIT ont découvert que le graphène rhomboédrique — des couches de graphite atomiquement fines empilées selon un motif spécifique — peut héberger au moins quatre états supraconducteurs distincts, dont plusieurs défient la physique conventionnelle en survivant et même en se renforçant en présence d'un champ magnétique. Les résultats, publiés le 29 juin dans Nature, révèlent ce que l'équipe décrit comme "une nouvelle famille de supraconducteurs boostés par champ magnétique".news.mit+1

Une supraconductivité qui défie les champs magnétiques

Les champs magnétiques détruisent normalement la supraconductivité. Dans les supraconducteurs conventionnels, les électrons appariés ont des spins opposés, et un champ magnétique appliqué sépare ces spins, brisant les paires. Mais lors d'expériences menées par le physicien du MIT Long Ju, trois des quatre états supraconducteurs découverts dans le graphène rhomboédrique ont persisté sous des champs magnétiques allant jusqu'à environ 9 teslas — environ 180 000 fois plus puissants que le champ magnétique terrestre.news.mit

Plus frappant encore, lorsque les chercheurs ont appliqué un champ magnétique perpendiculaire à une certaine densité électronique, la supraconductivité n'a pas seulement survécu, elle s'est renforcée. "La supraconductivité est réellement améliorée, c'est-à-dire que la température de transition passe de 55 millikelvins à probablement 90 millikelvins", a expliqué Ju. "En même temps, le matériau peut supporter 50 ou 60 pour cent de courant supplémentaire avant que la supraconductivité ne soit détruite. Et c'est très inhabituel."news.mit

Un nouveau mécanisme d'appariement des électrons

L'équipe suggère que dans le graphène rhomboédrique, à certaines densités électroniques, les électrons peuvent s'apparier avec leurs spins alignés plutôt qu'opposés. Dans cette configuration, un champ magnétique attire les deux spins dans la même direction, préservant leur alignement et leur comportement supraconducteur plutôt que de le perturber.news.mit

Cette découverte s'appuie sur les travaux précédents du groupe de Ju, qui a rapporté l'année dernière la première observation de "supraconductivité chirale" dans le même matériau — un état combinant la supraconductivité avec un magnétisme intrinsèque découlant du mouvement orbital des électrons.news.mit+1

Implications pour la supraconductivité non conventionnelle

Les résultats établissent le graphène rhomboédrique comme une plateforme hébergeant de multiples états supraconducteurs non conventionnels au sein d'un seul matériau. Bien que les températures impliquées restent bien en dessous des seuils pratiques — des dizaines de millikelvins au-dessus du zéro absolu —, les résultats offrent aux physiciens un nouveau système pour étudier des formes exotiques de supraconductivité et les mécanismes d'appariement spin-triplet théorisés depuis longtemps mais rarement observés.nature+1