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Les percées dans le domaine de la supraconductivité et des matériaux conducteurs avancés pourraient modifier considérablement la façon dont nous transmettons l'énergie et concevons les appareils électroniques, ouvrant la voie à des technologies plus efficaces, miniaturisées et potentiellement plus écologiques.
Un supraconducteur sans cuivre à 30K
À l'université nationale de Singapour, des chercheurs ont mis au point un nouveau matériau supraconducteur fonctionnant au-dessus de 30 K, sans cuivre et sous une pression atmosphérique normale.
Cela signifie qu'il montre résistance électrique nulle à températures supérieures à -243°C. C'est relativement "élevé" dans le monde des supraconducteurs, où de nombreux matériaux ne fonctionnent qu'à proximité du zéro absolu.
Le Dr Stephen Lin Er Chow, membre de l'équipe de recherche, explique : "Cet oxyde supraconducteur sans cuivre démontre une supraconductivité à haute température à la pression atmosphérique au niveau de la mer, sans qu'il soit nécessaire de le comprimer davantage.
Les supraconducteurs transportent le courant électrique avec une résistance nulle, éliminant ainsi les pertes d'énergie. Leur potentiel est énorme : des réseaux électriques aux trains maglev en passant par les ordinateurs quantiques. Mais jusqu'à présent, ils nécessitaient le plus souvent un refroidissement coûteux ou l'utilisation de matériaux rares. Une option évolutive et sans cuivre fonctionnant à des températures relativement élevées pourrait réduire les coûts et étendre leur utilisation.
L'équipe singapourienne a également mis au point un cadre théorique permettant d'identifier de nouveaux matériaux supraconducteurs, allant au-delà des composés à base de cuivre et élargissant la recherche de supraconducteurs plus pratiques.
Phosphure de niobium : Le défi nanométrique du cuivre
Entre-temps, à l'université de Stanford, des chercheurs ont identifié phosphure de niobium comme un candidat sérieux pour remplacer le cuivre dans l'électronique à l'échelle nanométrique. À mesure que les appareils rétrécissent, le cuivre perd de son efficacité, mais le phosphure de niobium conserve sa conductivité même dans des couches ultrafines.
Cela est important pour tout ce qui concerne les puces électroniques et la transmission de données à grande vitesse. Jason Deegan, qui rend compte des résultats obtenus à Stanford, note que le potentiel de réduction de la chaleur du matériau pourrait permettre de résoudre l'un des principaux problèmes de l'industrie technologique : la gestion thermique dans des appareils de plus en plus compacts.
Il présente également des avantages sur le plan de la fabrication. Contrairement à de nombreuses autres solutions, le phosphure de niobium peut être intégré dans les processus existants sans qu'il soit nécessaire de procéder à des modifications majeures.
Implications dans le monde réel
Les implications de ces deux matériaux vont bien au-delà du laboratoire.
Les supraconducteurs à plus haute température pourraient soutenir transmission de puissance sans perte sur de longues distances, transformant ainsi l'efficacité du réseau. Ils pourraient également réduire le gaspillage d'énergie dans les transports et les infrastructures de données.
Dans le même temps, l'amélioration des conducteurs à l'échelle nanométrique, comme le phosphure de niobium, pourrait déboucher sur la mise au point d'une nouvelle technologie. une électronique plus froide, plus rapide et plus compacteLa Commission européenne a mis au point un système de gestion de l'information qui permet d'améliorer tous les aspects de la vie quotidienne, des appareils mobiles aux centres de données.
Des entreprises comme American Superconductor Corporation (AMSC) s'intéressent déjà à ces développements. AMSC développe des systèmes supraconducteurs pour les réseaux et les applications militaires et est bien placée pour bénéficier de l'accélération des percées dans le domaine de la science des matériaux.
Le chemin à parcourir
Bien qu'il reste des défis à relever pour la mise à l'échelle et la commercialisation de ces matériaux, le rythme des découvertes s'accélère. Ce qui était autrefois théorique se rapproche de plus en plus d'une application dans le monde réel.
À mesure que la supraconductivité devient moins dépendante de conditions exotiques et que les alternatives au cuivre deviennent plus viables, le paysage mondial de l'énergie et de l'électronique pourrait être prêt pour un changement majeur - où l'efficacité, la résilience et la durabilité vont de pair.
