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Nov 24, 2023

Supraconducteur revendiqué LK

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Un aimant supraconducteur est refroidi par de l'azote liquide, produisant un champ magnétique puissant qui fait léviter l'aimant.Crédit : Patrick Gaillardin/LookAt Sciences/SPL

L'affirmation d'une équipe coréenne selon laquelle elle aurait découvert un supraconducteur fonctionnant à température et pression ambiantes est devenue une sensation virale et a suscité de nombreux efforts de réplication de la part des scientifiques et des amateurs. Mais les efforts initiaux visant à reproduire expérimentalement et théoriquement ce résultat digne d’intérêt ont échoué et les chercheurs restent profondément sceptiques.

L'équipe de recherche, dirigée par Sukbae Lee et Ji-Hoon Kim de la start-up Quantum Energy Research Center à Séoul, a déclaré dans des prépublications publiées le 25 juillet1,2 qu'un composé de cuivre, de plomb, de phosphore et d'oxygène, baptisé LK-99 , est un supraconducteur à pression ambiante et à des températures supérieures à 127 °C (400 Kelvin). L’équipe affirme que les échantillons présentent deux signes clés de supraconductivité : une résistance électrique nulle et l’effet Meissner, dans lequel le matériau expulse les champs magnétiques, conduisant les échantillons à léviter au-dessus d’un aimant. Les efforts antérieurs n'ont permis d'atteindre la supraconductivité que dans certains matériaux, à des températures incroyablement basses ou à des pressions extrêmement élevées. Aucun matériau n’a jamais été confirmé comme étant supraconducteur dans des conditions ambiantes.

La prétendue supraconductivité du LK-99 a immédiatement attiré l'attention des scientifiques. "Ma première impression a été 'non'", explique Inna Vishik, expérimentatrice de matière condensée à l'Université de Californie à Davis. « Ces « objets supraconducteurs non identifiés », comme on les appelle parfois, apparaissent de manière fiable sur l'arXiv. Il y en a un nouveau chaque année environ. Les progrès en matière de supraconductivité sont souvent vantés pour leur impact pratique potentiel sur des technologies telles que les puces informatiques et les trains maglev, mais Vishik souligne qu'un tel enthousiasme pourrait être déplacé. Historiquement, les progrès en matière de supraconductivité ont eu d’énormes bénéfices pour la science fondamentale, mais peu pour les applications quotidiennes. Rien ne garantit qu'un matériau supraconducteur à température ambiante serait d'une utilité pratique, dit Vishik.

Les premières tentatives de reproduction du LK-99, signalées ces derniers jours, n'ont pas amélioré les perspectives de ce matériau. Aucune des études ne fournit de preuve directe d’une supraconductivité dans le matériau. (L'équipe coréenne n'a pas répondu à la demande de commentaires de Nature.)

Deux efforts expérimentaux distincts menés par des équipes du Laboratoire national de physique de l'Inde à New Delhi3 et de l'Université Beihang à Pékin4 ont rapporté la synthèse du LK-99, mais n'ont observé aucun signe de supraconductivité. Une troisième expérience menée par des chercheurs de l'Université du Sud-Est de Nanjing5 n'a révélé aucun effet Meissner, mais a mesuré une résistance proche de zéro dans le LK-99 à -163 °C (110 K), ce qui est bien en dessous de la température ambiante, mais élevée pour les supraconducteurs.

Les théoriciens sont également entrés dans la mêlée. Plusieurs études théoriques6,7,8,9 ont utilisé une technique informatique appelée théorie fonctionnelle de la densité (DFT) pour calculer la structure électronique du LK-99. Les calculs DFT suggèrent que le LK-99 pourrait avoir des caractéristiques électroniques intéressantes qui, dans d'autres matériaux, ont été associées à des comportements tels que le ferromagnétisme et la supraconductivité. Mais aucune des études n’a trouvé la preuve que le LK-99 est un supraconducteur dans les conditions ambiantes.

Les réplicateurs ont d'abord tenté de synthétiser le LK-99, en suivant le processus décrit par l'équipe coréenne, qui impliquait le mélange de composants en poudre et deux étapes de chauffage jusqu'à 925 °C. (Les températures élevées et l’utilisation du plomb ont suscité des inquiétudes quant aux tentatives de réplication amateur, que les chercheurs jugent dangereuses.)

Pour confirmer la structure et l'identité de ce matériau, les réplicateurs ont utilisé la diffraction des rayons X, une technique d'imagerie atomique. L'équipe de Beihang a conclu que la structure de leur échantillon était « hautement cohérente » avec celle du LK-99.