17/04/2015 - Dévoiler les secrets du Super Conducteur Récord

Menéame

Scientifiques Donostia International Physics Center (DIPC) en collaboration avec des chercheurs de France, d’Angleterre, du Canada et de Chine, ils révèlent avec leurs calculs théoriques l’origine de la température critique de la superconductivité la plus élevée mesurée jusqu'à présent. Le travail, publié cette semaine dans l’un des magazines les plus prestigieux spécialisés en physique, Physical Review Letters, explique que cette superconductivité record, retrouvée il y a quelques mois dans le sulfure d’hydrogène à haute pression, est due à l’interaction des électrons et des vibrations anaharmoniques des noyaux atomiques qui forment le matériau.

Obtenir une superconductivité à température ambiante est l’un des objectifs les plus recherchés par les scientifiques, mais aussi l’un de ceux qui sont les plus insaisissables. Malgré les grandes attentes suscitées par la découverte de la superconductivité à haute température dans certains oxydes de cuivre il y a déjà trois décennies, il est vrai que jusqu'à récemment la température critique de superconductivité la plus élevée obtenue expérimentalement était de 164 K, soit environ -110 oC. Récemment, on a fait état d’un travail dans lequel on prétend avoir observé une superconductivité dans le sulfure d’hydrogène à des pressions élevées à une température de -83 °C (190 K), ce qui a brisé tous les records jusqu ’, jusqu ’ ici. Cette semaine encore, un chercheur du DIPC, Ion Errea et ses collaborateurs, expliquent dans un ouvrage théorique publié dans la prestigieuse revue Physical Review Letters l’origine de cette superconductivité record.

Les résultats théoriques de cette étude montrent que l’origine de la superconductivité à haute température dans le cas du sulfure d’hydrogène à haute pression n’est pas due à un mécanisme d’accoudoir inconnu, comme c’est le cas pour les oxydes de cuivre, sinon à l’interaction des électrons avec les vibrations du réseau cristalline du matériau, de la même manière que pour les superconducteurs conventionnels à basse température. Ce travail, qui a également été souligné par l’éditeur du magazine, vise à la possibilité de trouver une superconductivité à haute température dans les superconducteurs conventionnels avec accoudoir électron-vibration.   

La superconductivité est une propriété qui présente certains matériaux, dans la plupart des cas à des températures extrêmement basses, par laquelle ils cessent de résister au mouvement des électrons, c’est-à-dire au passage des courants électriques. L’une des conséquences les plus intéressantes de la superconductivité et du potentiel technologique est qu’en ne résistant pas aux courants électriques, on ne perd pas d’énergie sous forme de chaleur et on augmente considérablement l’efficacité énergétique. Une autre application possible se trouve dans les propriétés magnétiques des matériaux superconducteurs qui permettent par exemple la lévitation, déjà utilisée dans les prototypes de trains magnétiques. Le problème pour l’utilisation dans des applications réelles réalisables est précisément le fait qu’en général, la température à laquelle un matériau devient superconducteur, appelée température critique de superconductivité, est généralement extrêmement basse. D’où l’intérêt et l’effort considérables pour trouver un matériau qui soit super-conducteur à température ambiante.

Le sulfure d’hydrogène (H2S); également connu sous le nom d’acide sulfure d’eau; dans des conditions normales de pression atmosphérique et de température ambiante, il est un gaz très inflammable et toxique avec une odeur caractéristique d ’ œufs pourris. Présent dans les eaux thermales, le gaz naturel, les gaz volcaniques, etc. est un composé assez commun. À la suite de l’observation récente dans ce composé d’une superconductivité record, Errea du DIPC et le groupe de partenaires internationaux ont été soulevées en premier lieu pour étudier la stabilité et la décomposition possible du H2S dans des conditions de pression élevée, en voyant que, bien qu’il soit stable dans des conditions standard, il ne l’est pas à des pressions élevées. Elle se décompose en production de composés HS2 et H3S.

Le chercheur principal du travail, Ion Errea explique que "alors que dans le cas du HS2 la transition à superconducteur se produit à environ 30 K (- 243 °C), très loin de la valeur observée dans l’expérience, le H3S cristallise dans une structure cubique qui présente un joint électron-vibration énorme qui pourrait être la cause de la très haute température critique de superconductivité trouvée." Les calculs théoriques effectués montrent que cette température critique si élevée ne peut être expliquée que si on prend en compte les effets harmoniques dans la description des vibrations des noyaux qui forment le réseau cristalline du H3S. En effet, précisément due à la présence des atomes d’hydrogène légers qui oscillent ou vibrent autour de leurs positions d’équilibre à grande échelle, les effets anarmoniques sont très importants.

La récente observation record de la superconductivité à haute température dans le sulfure d’hydrogène et la description théorique de l’origine potentielle de ce dernier ne sont qu’un petit pas dans la réalisation de ce rêve de pouvoir disposer de matériaux supraconducteurs dans des conditions ambiantes, mais ils sont un pas de plus.

Publication de référence

High-pressure hydrogen sulfide from first principles: A strongly anharmonic phonon-mediated superconductor. Ion Errea, Matteo Calandra, Chris J. Pickard, Joseph Nelson, Richard J. Needs, Yinwei Li, Hanyu Liu, Yunwei Zhang, Yanming Ma and Francesco Mauri. Physical Review Letters (publicado online 16/04/2015).

______________________________________________

BUREAU DE COMMUNICATION UPV/EHU

Las células solares de perovskita suman un nuevo avance en la investigación fotovoltaica. Un trabajo publicado el 9 de octubre de 2026 en Nature Photonics presenta dispositivos con una eficiencia certificada del 27,31 %, mediante una estrategia que modifica los contactos moleculares de la célula. El estudio aborda también la estabilidad: los dispositivos muestran una pérdida de rendimiento prácticamente despreciable...

El posible uso de inteligencia artificial en ataques contra entidades financieras de Corea del Sur vuelve a centrar la atención en la automatización de la ciberdelincuencia. Reuters informó el 9 de octubre de 2026 de investigaciones en nueve bancos sobre incidentes que podrían haber contado con asistencia de IA. El dato debe leerse con cautela: investigar el papel de estas...

La Universidad de Castilla-La Mancha ha acogido los días 7 y 8 de octubre una reunión de coordinación de FIREFLY, un proyecto europeo que busca electrificar parte de la cadena de valor de la industria química y reducir su dependencia de los recursos fósiles. El encuentro se celebró en la Facultad de Ciencias y Tecnologías Químicas de Ciudad Real. El...

La Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona, perteneciente a la Universitat Politècnica de Catalunya, celebra sus 175 años con una exposición que conecta su historia con los desafíos tecnológicos y sociales de las nuevas generaciones de ingenieros. La muestra, inaugurada el 8 de octubre, puede visitarse hasta el 17 de octubre en CASA SEAT, en Barcelona, con entrada...

La Universidad Pontificia Comillas ha reunido a representantes institucionales, académicos y especialistas del sector tecnológico y de defensa para analizar las oportunidades y los desafíos de la inteligencia artificial en la seguridad y la defensa de España. El seminario, celebrado el 7 de octubre y difundido por la Universidad el día 9, fue organizado por la Facultad de Derecho de...