Résistance nulle observée au-dessus de 100 K dans Pb₁₀₋ₓCuₓ(PO₄)₆O

 (arxiv.org)
1 points par GN⁺ 2023-08-04 | 1 commentaires | Partager sur WhatsApp
  • Une résistance nulle à 110 K a été observée dans une partie des échantillons d’apatite au plomb dopée au Cu Pb10-xCux(PO4)6O, ce qui en fait un nouveau candidat à vérifier dans le cadre des affirmations de supraconductivité à température et pression ambiantes
  • La synthèse repose sur un procédé de frittage en phase solide utilisant de la lanarkite Pb2(SO4)O ou Pb3O2SO4 et Cu3P ; dans la comparaison S1~S4, le rapport de mélange influe davantage sur le résultat que le type de précurseur
  • En XRD, S1 a présenté un motif de diffraction similaire à celui de l’échantillon de l’arXiv 2307.12037, et l’absence de pic CuS2 net a été utilisée comme élément en faveur de la synthèse du matériau visé
  • Même au sein de S1, le comportement variait selon les fragments entre une résistance nulle à 110 K et un comportement semi-conducteur ; au-dessus de 250 K, des sauts de résistance d’origine incertaine sont apparus
  • La résistance nulle s’est maintenue même sous un champ magnétique de 0 à 9 T, mais aucun signal de Meissner n’a été observé, laissant ouverte la possibilité d’une faible fraction volumique supraconductrice ou la nécessité de confirmations supplémentaires

Contexte de la recherche de supraconductivité à température et pression ambiantes

  • Depuis sa première observation en 1911, la supraconductivité a débouché sur des applications comme l’IRM et les accélérateurs de particules, mais la contrainte clé qui limite son usage généralisé reste les conditions de très basse température
  • La recherche de supraconducteurs à haute température dure depuis plus d’un siècle ; les principaux exemples cités dans la littérature sont les suivants
    • Les supraconducteurs à base de cuprates présentent un Tc supérieur à 150 K
    • Les supraconducteurs à base de fer présentent un Tc supérieur à 50 K
    • Pour SH3, un Tc d’environ 203 K a été rapporté à 155 GPa
    • Pour YH9 et LaH10, une supraconductivité a été rapportée à environ 200 GPa, respectivement à 243 K et 260 K
  • En mars 2023, Gammon et ses collègues ont rapporté des indices de supraconductivité dans un composé lutécium-hydrogène-azote à 1 GPa, soit des conditions proches de l’ambiante, mais sa fiabilité reste débattue
  • Aucun supraconducteur à température et pression ambiantes n’a encore été confirmé, et la récente annonce d’une supraconductivité à température ambiante dans Pb10-xCux(PO4)6O avec un Tc d’environ 400 K renforce le besoin de vérifications indépendantes

Synthèse des échantillons de Pb10-xCux(PO4)6O

  • Les échantillons polycristallins de Pb10-xCux(PO4)6O ont été préparés par frittage en phase solide
  • La première étape consiste à synthétiser les précurseurs lanarkite et Cu3P
    • Pour obtenir la lanarkite, de la poudre de Pb(SO)4 et de la poudre de PbO sont mélangées dans un rapport stœchiométrique 1:1, puis broyées pendant 1 heure
    • Le mélange est réparti entre un tube de quartz sous vide poussé et un creuset en alumine à l’air, puis porté à 725℃ à raison de 3 ℃/min et chauffé pendant 24 heures
    • Le mélange fritté à l’air se transforme en phase Pb3O2SO4, tandis que le mélange dans le tube de quartz sous vide poussé se transforme en phase Pb2(SO4)O
    • Cu3P est obtenu en mélangeant Cu et P dans un rapport molaire 3:1 dans une boîte à gants sous argon, puis en les scellant dans un tube de quartz sous vide poussé avant de les porter à 550℃ à 3 ℃/min et de les maintenir 48 heures
  • Quatre conditions ont été comparées pour synthétiser le matériau visé
    • S1: 2Pb2(SO4)O + 2Cu3P
    • S2: 2Pb3O2SO4 + 2Cu3P
    • S3: 4.5Pb2(SO4)O + 6Cu3P
    • S4: 4.5Pb3O2SO4 + 6Cu3P
  • Le mélange et le broyage ont été réalisés dans une boîte à gants sous argon, puis le mélange a été comprimé à 6 GPa en blocs cylindriques de 8 mm avant d’être scellé dans un tube de quartz sous vide poussé
  • Les pastilles ont été chauffées jusqu’à 925℃ à raison de 1,5 ℃/min, maintenues pendant 10 ou 20 heures, puis refroidies pour former le produit visé

Raisons du choix de S1 selon l’XRD

  • L’analyse de la structure cristalline a été réalisée par XRD avec un rayonnement Cu-Kα
  • Les données XRD du précurseur Cu3P correspondent parfaitement aux fiches PDF de référence, ce qui indique une phase pure sans impuretés
  • Le mélange Pb(SO)4 et PbO forme des phases différentes selon l’atmosphère de frittage
    • Lors d’un frittage sous vide, Pb2(SO4)O est observé
    • Lors d’un frittage à l’air, Pb3O2SO4 est observé
  • Les positions des pics XRD de S1 et S2 sont identiques entre elles, tout comme celles de S3 et S4, ce qui montre que le fait que le précurseur soit Pb2(SO4)O ou Pb3O2SO4 a une influence limitée sur le produit visé
  • En revanche, les pics de S1 et S3, ainsi que ceux de S2 et S4, diffèrent presque complètement, ce qui fait du rapport de précurseurs la variable clé déterminant le résultat de la synthèse
  • Le motif XRD de S1 correspondait à celui de l’échantillon de la réf. [21], et l’absence de pic CuS2 net a été utilisée comme indice en faveur de la synthèse de Pb10-xCux(PO4)6O

Signaux contradictoires dans la résistance électrique

  • Les mesures de propriétés physiques ont été réalisées en divisant l’échantillon S1 en plusieurs petits fragments
  • L’échantillon se cassait facilement, ce qui rendait difficile sa découpe en formes régulières, et seuls quelques petits fragments ont été retenus pour les mesures
  • Dans la résistance dépendante de la température d’un fragment de S1, mesurée par la méthode standard à 4 sondes, une caractéristique claire de résistance nulle à 110 K a été observée
  • Ce résultat est interprété comme un signal indiquant une possibilité de supraconductivité
  • D’autres fragments du même S1 ont présenté un comportement semi-conducteur cohérent avec la littérature [22]
  • Au-dessus de 250 K, deux grands sauts de résistance sont apparus, et les courbes de mesure en montée et en descente de température coïncident parfaitement
  • L’origine de ces sauts de résistance n’est pas claire, et l’influence des contacts d’électrodes reste possible

Mesures sous champ magnétique et vérifications restantes

  • La résistance dépendante de la température de S1 a été mesurée sous un champ magnétique de 0 à 9 T
  • Lorsque le champ magnétique augmente jusqu’à 5 T, le Tc onset est progressivement supprimé, mais le Tc zero atteint encore plus de 110 K
  • Lorsque le champ magnétique dépasse 7 T, l’évolution de la résistance devient anormale et montre un comportement opposé à celui des supraconducteurs ordinaires, où un champ magnétique externe abaisse simplement la température critique de supraconductivité
  • La raison précise de ce comportement anormal nécessite des recherches supplémentaires
  • Le maintien robuste de la résistance nulle sous champ magnétique suggère que ce matériau pourrait avoir un champ magnétique critique supérieur élevé
  • Les mesures magnétiques destinées à confirmer davantage les caractéristiques supraconductrices n’ont pas révélé de signal de Meissner net
  • L’absence de signal de Meissner suggère que la fraction volumique supraconductrice de l’échantillon pourrait être très faible
  • La préparation d’échantillons de haute pureté reste difficile, et le composant responsable de la résistance nulle ou de la supraconductivité n’a pas encore été identifié
  • La question de savoir si le Tc peut augmenter jusqu’à la température ambiante reste ouverte

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1 commentaires

 
GN⁺ 2023-08-04
Avis sur Hacker News

  • Pour résumer jusqu’ici, concernant l’affirmation selon laquelle on aurait obtenu un supraconducteur à température ambiante (~300 K), les tentatives de reproduction sont compliquées par une documentation beaucoup trop lacunaire du procédé de fabrication : seuls certains échantillons montrent des propriétés intéressantes, et même là les résultats divergent.
    Pour l’instant, presque aucune tentative n’a montré complètement, à température ambiante, l’ensemble des propriétés et comportements qu’un vrai supraconducteur devrait présenter, mais ce type d’expérience prend du temps, donc ce n’est pas en soi un signal d’alerte.
    À titre personnel, je pense qu’il s’agit probablement de quelque chose d’intéressant mais encore mal compris. Le meilleur scénario serait que l’échantillon original du laboratoire coréen ait bénéficié d’un coup de chance de synthèse et soit vraiment un supraconducteur à température ambiante ; le pire, à mes yeux, serait qu’on ait simplement obtenu une autre famille de supraconducteurs à haute température, plus chaude que l’azote liquide mais aux applications limitées.

    • Je ne pense pas que ce soit le pire scénario. Le pire serait qu’il n’y ait en réalité rien d’intéressant dans LK-99, et que tout ce qui a semblé indiquer le contraire jusqu’ici soit le résultat d’erreurs expérimentales accumulées sur un biais des expérimentateurs.
      J’ai même été surpris de voir si peu de sceptiques dans les fils permanents sur LK-99.
    • La méthode de fabrication des auteurs coréens d’origine est mal décrite, mais la méthode de synthèse utilisée dans cet article est assez détaillée, et mentionne aussi des étapes alternatives qui n’ont pas permis d’obtenir la structure voulue.
      Pour quelque chose monté en quelques jours, cela fonctionne bien, mais l’échantillon est très hétérogène, ce qui complique fortement les mesures et leur interprétation ; il faudra donc l’améliorer nettement.
      Les propriétés de ce matériau seront difficiles à établir complètement tant que quelqu’un n’aura pas fait croître un monocristal, et le développement de ce procédé pourrait prendre de quelques mois à plusieurs années.
    • Une partie de la littérature suggère que ce pourrait être un supraconducteur « unidimensionnel » qui ne fonctionne, dans une certaine mesure, qu’à l’intérieur de petits grains monocristallins.
      Mais cette caractéristique pourrait justement le rendre encore plus intéressant pour la microélectronique, surtout si la résistance perpendiculaire à la direction supraconductrice est élevée — à supposer qu’un tel dispositif soit possible.
    • L’équipe originale affirme avoir tenté la synthèse plus de 1 000 fois avant d’obtenir ses meilleurs échantillons, et reconnaît être plus proche de chimistes expérimentaux que de physiciens.
      S’il y a quelque chose, ils semblent au minimum avoir trouvé un matériau intéressant ; et si l’on ajoute les travaux théoriques récents qui soutiennent leurs affirmations, ainsi que les discussions sur la difficulté de former le matériau apparemment supraconducteur, on peut dire que le procédé doit être fortement raffiné, mais que le potentiel d’un supraconducteur à température et pression ambiantes est à la fois revendiqué expérimentalement et montré théoriquement.
      Des formules comme « le travail est bâclé » ou « la méthode n’est pas au point » sont utilisées comme si elles prouvaient que c’est faux, alors qu’en réalité elles montrent plutôt que la science avance par de multiples approches et techniques, qu’aucune ne suffit à elle seule et qu’elles sont toutes nécessaires.
    • La plupart des articles sont écrits si mal qu’il est presque impossible d’en reproduire la synthèse.

  • À titre de comparaison, d’après cette page Wikipedia (https://en.wikipedia.org/wiki/High-temperature_superconducti...), la température maximale actuelle pour un supraconducteur à pression ambiante est d’environ 138 K (-135 °C).
    Je ne suis pas spécialiste, mais d’après ma compréhension limitée, si ce résultat est confirmé, même s’il reste loin de la température ambiante, LK-99 deviendrait une découverte assez intéressante dans le domaine des supraconducteurs.
    Lorsqu’un nouveau supraconducteur est validé, on trouve souvent ensuite des moyens d’augmenter la température ou d’optimiser d’autres caractéristiques ; le simple fait que LK-99 ne soit au moins « pas rien » est donc positif. Avec les travaux de simulation récents, cela augmente mon estimation bayésienne personnelle, très approximative, de la probabilité que LK-99, ou un matériau dérivé apparenté, soit une étape significative vers un supraconducteur à température ambiante.

    • D’accord. Si l’on regarde la chronologie sur Wikipedia, un matériau supraconducteur à 100 K sous pression ambiante n’est absolument pas à prendre à la légère.
      Cela signifie au minimum que LK-99 se situe au niveau d’autres matériaux, et comme sa composition chimique diffère de celles du tableau (par exemple, il est à base de plomb), il y a probablement beaucoup à apprendre, ainsi que de nouveaux phénomènes à comprendre et à optimiser.
      Si ce laboratoire a obtenu ce résultat en quelques semaines, des laboratoires disposant d’équipements plus spécialisés et capables de s’y consacrer pourraient peut-être obtenir de meilleurs résultats et relever encore la barre.
    • Les dopants utilisés pour la synthèse semblent offrir une piste intéressante pour trouver des combinaisons plus stables et reproductibles.
    • Même si l’on n’a pas découvert de supraconducteur à température ambiante, découvrir une nouvelle famille de matériaux permettant de fabriquer des supraconducteurs à haute température reste toujours passionnant.

  • En regardant le graphique clé température-résistance, je n’ai pas l’impression que ces données soutiennent la conclusion qu’il s’agit d’un supraconducteur.
    Les graphes température-résistance de supraconducteurs que j’ai vus jusqu’ici montraient, à la température critique, une coupure assez abrupte, sous forme d’une ligne verticale nette ; ici, même si l’échelle logarithmique complique l’intuition, cela ressemble plutôt à une transition qui entre progressivement dans le bruit.
    De plus, on observe normalement que la température critique varie avec le champ magnétique appliqué, alors qu’ici il n’y a pas de variation claire de la température critique apparente.
    Ce résultat donne l’impression qu’on ne se demande pas « est-ce un supraconducteur ? », mais qu’on suppose nécessairement que le matériau en est un et qu’on analyse toutes les données à partir de ce postulat.

    • La baisse progressive pourrait résulter d’un échantillon mixte, dont différentes zones deviennent supraconductrices à des températures différentes.
      À mesure que les régions supraconductrices se multiplient dans l’échantillon, un chemin supraconducteur peut se former entre les sondes, et la résistance peut diminuer progressivement jusqu’à atteindre 0.
    • Je ne suis pas expert en supraconducteurs, mais une diminution exponentielle de la résistance avec la température n’est généralement pas un comportement normal.
    • https://nitter.net/condensed_the/status/1686895266329174016 prétend montrer les mêmes données en représentation linéaire. Même ainsi, on ne voit pas de discontinuité convaincante.
    • Les graphes logarithmiques sont l’outil du diable. - Charles Richter
    • Une droite sur un graphe logarithmique correspond à une exponentielle sur un graphe linéaire. Ici, même sur l’échelle logarithmique, la courbe se courbe vers le bas ; elle chute donc plus vite qu’une exponentielle, ce qui ressemble globalement à une descente en falaise.

  • La page Wikipédia de LK-99 contient un tableau de suivi des tentatives de reproduction avec sources, ce qui est très utile : https://en.wikipedia.org/wiki/LK-99

    • Ce tableau est une copie directe de celui qui se trouve ici : https://forums.spacebattles.com/threads/claims-of-room-tempe...
      Il n’est toutefois pas cité comme source, probablement parce que SpaceBattles n’est pas considéré comme une source suffisamment spécialisée
    • Je me demande pourquoi tous les trackers mentionnent Argonne. Il n’y a ni statut ni état d’avancement, et il doit y avoir des centaines de labos qui n’ont rien fait ou qui travaillent discrètement dessus, donc je ne vois pas pourquoi Argonne en particulier
    • Les sections Response et Replication de Wikipédia semblent beaucoup plus sceptiques et pessimistes à propos de LK-99 que le commentaire ou l’article HN moyen
    • On devrait sans doute être fixés d’ici un mois

  • Ces temps-ci, on voit souvent sur HN des réactions du genre « si ce n’était pas vrai, pourquoi des labos publieraient-ils, ils n’ont rien à y gagner, non ? », ou « une fausse revendication de reproduction ruinerait la carrière des chercheurs ». J’ai envie d’y croire moi aussi, mais dans une ambiance aussi surchauffée, un peu de scepticisme est nécessaire
    Le fait qu’une « carrière soit ruinée » dépend des cas. S’ils ont publié des chiffres entièrement faux ou une vidéo volontairement truquée, ce serait évidemment fatal, mais pour l’instant ce n’est pas passé par l’évaluation par les pairs et ça peut être retiré. Si l’échantillon est contaminé, ils peuvent retirer ; si la méthodologie de mesure est mauvaise, ils peuvent retirer. On se souviendra qu’ils ont d’abord publié un article controversé, mais tant qu’une manipulation n’est pas démontrée, une grande partie peut être traitée comme une « erreur honnête »
    Dire qu’il n’y a « rien à gagner » n’est pas juste non plus. La science devrait être objective, mais les organismes qui allouent les financements ne le sont pas. Même si ce n’est pas un pur lancer de pièce comme dans le capital-risque, il arrive souvent que la « bonne » équipe et le bon contexte comptent autant que l’idée elle-même. Une façon d’obtenir ce contexte est de se hisser aux côtés des géants, et une façon de constituer une bonne équipe est d’attirer des talents grâce à une forte visibilité
    Au bout du compte, si LK-99 est plus tard établi comme supraconducteur par quelqu’un d’autre, ils auront beaucoup à gagner même si leurs travaux initiaux n’étaient pas parfaits
    Si une équipe a synthétisé quelque chose qui ressemble à LK-99 et qui n’est pas supraconducteur mais possède des propriétés un peu inhabituelles, elle doit choisir entre faire davantage d’expériences de contrôle pour vérifier s’il s’agit d’une contamination, d’une erreur de procédé ou d’une combinaison des deux, ou bien publier sur ArXiv un article ambigu et accroche-clic en espérant que d’autres résultats s’alignent plus ou moins
    Je ne dis pas que cet article, ni d’autres, ont produit volontairement des résultats faux ou trompeurs, mais les scientifiques sont aussi des humains : ils suivent les modes, craignent de passer à côté et voient parfois ce qu’ils ont envie de voir. Les grandes affirmations exigent de grandes preuves, et on ne les a pas encore, mais cela ne veut pas dire non plus qu’il n’y ait aucune part de vérité dans cette grande affirmation

    • Si un échantillon contaminé dont la composition a été substantiellement modifiée devient malgré tout supraconducteur, ce serait en soi une nouvelle découverte
      Dans une affaire aussi médiatisée, faire une annonce publique à cause d’une erreur de manipulation puis la retirer ne peut pas être sans effet sur une carrière. C’est un peu comme si un biologiste affirmait avoir trouvé des preuves de vie extraterrestre puis se rétractait ; à sa place, j’envisagerais presque le seppuku

  • En regardant le graphe résistance-température, ce qu’il montre n’est pas une résistance nulle à 110 K, mais que la résistance est devenue suffisamment faible à 110 K pour atteindre le plancher de bruit de l’appareil, ce qui prête à confusion
    Il est difficile d’appeler ça de la supraconductivité, car si c’en était, la résistance devrait réellement être nulle, du genre « on injecte un courant dans un anneau fait de ce matériau, on revient un an plus tard et il est toujours là »
    Une décroissance exponentielle rattrape vite même une valeur non nulle très petite. Cela dit, le fait que la résistivité diminue exponentiellement reste intéressant, et je ne sais pas si c’est inhabituel ou significatif. La chute étrange autour de 230 K devrait aussi être expliquée

    • C’est l’une des raisons pour lesquelles montrer l’effet Meissner est considéré comme une meilleure preuve de supraconductivité
      Bien sûr, toute expérience de physique a un plancher de bruit et des erreurs finies, et il existe aussi une résistance non nulle au niveau des sondes et de l’interface sonde-échantillon, donc on ne peut pas mesurer une résistance exactement nulle
      Mais si, comme sur le graphe, la résistance chute puis se stabilise soudainement à une valeur très faible mais non nulle, ce serait une coïncidence énorme. L’expliquer pourrait nécessiter une physique entièrement nouvelle, et ce serait une nouvelle bien plus importante qu’un simple supraconducteur à température critique de 110 K
    • C’est peut-être une question très bête, mais si un supraconducteur à température ambiante existait et pouvait conserver une charge pratiquement indéfiniment, pourrait-on l’enrouler, le charger, puis le lancer sur quelqu’un pour le tuer ? Ou le lancer sur une voiture qui passe pour la faire griller ?

  • Cela ressemble beaucoup trop à ce qui s’est passé après Fleischmann & Pons. Les laboratoires qui ont tenté de reproduire l’expérience ont observé telle ou telle propriété, mais au final aucune image d’ensemble claire n’a émergé.
    Ici, on parle d’un supraconducteur à température ambiante, mais il n’est pas supraconducteur à température ambiante ; aucun effet Meissner n’a été mesuré sur l’échantillon, quelle que soit la température, et les auteurs reconnaissent eux-mêmes que certains échantillons (voire beaucoup) se sont révélés être des semi-conducteurs.
    Ils n’expliquent pas non plus suffisamment comment la résistance a été mesurée. On sait que le courant était de 1 mA, mais avec quel équipement et quelle configuration ? La mesure de très faibles résistances est difficile, il faudrait donc davantage d’informations.

    • La principale différence est que trois articles théoriques, dont certains issus de sources très réputées, ont tous montré a) qu’il se passe effectivement quelque chose d’étrange dans ce matériau et b) qu’il est difficile à fabriquer en raison de sa structure particulière.
      Fleischmann & Pons n’avaient pas de support théorique et leur propos était essentiellement : « nous avons mesuré quelque chose, mais nous ne savons pas ce qui se passe ». LK-99 ressemble davantage à : « en théorie, il pourrait se passer quelque chose d’intéressant, et nous pensons l’avoir mesuré sur certains échantillons, mais nous ne parvenons pas à le reproduire de façon fiable ».
    • Je suis d’accord que la documentation de la configuration n’est pas satisfaisante.
      Cela dit, au moins une question sur l’équipement trouve sa réponse dans l’article. Il s’agit du Physical Property Measurement System (PPMS) de Quantum Design Inc., et d’après la photo il est clair qu’ils ont utilisé un montage de test de résistance DC.
      https://www.qdusa.com/products/ppms.html
    • Je suis d’accord avec les remarques précédentes, mais la section méthodes indique, de manière un peu ambiguë, qu’ils ont utilisé une configuration à sonde quatre points.
      https://www.qdusa.com/products/ppms.html
      Reste que beaucoup de questions demeurent, par exemple pourquoi ils se contentent de montrer que la résistance atteint le plancher de bruit au lieu de calculer la résistivité surfacique.
    • En lisant davantage sur F&P, je trouve qu’il y a étonnamment beaucoup de similitudes. Ils n’étaient probablement pas des fraudeurs, et aucune tromperie délibérée n’a été découverte comme dans le cas de Hendrik Schön.
      L’université les a de fait poussés à rendre les résultats publics, mais c’était beaucoup trop précipité ; ils auraient dû attendre dix ans. Tous deux étaient déjà, avant cette affaire, des chercheurs de tout premier plan et parfaitement légitimes, et même après le scandale de nombreux scientifiques ont continué à explorer des pistes issues de l’expérience originale de F&P, sans grand succès.
      LK-99 pourrait lui aussi, après l’échec des reproductions dans le mois qui vient, susciter davantage de recherches, mais il semble peu probable que cela mène au Graal.
    • Autrement dit, si l’on remplace le palladium par LK-99, la fusion froide fait son retour ? Avec l’ambiance de surchauffe actuelle, il faut donc être très haussier.

  • Je regarde cet article avec beaucoup de prudence. Le graphique de la Fig. 3a indique $T_c^{zero}$ à 110 K, mais la résistance « 0 » n’est en réalité que de 1e-5 Ω, et même si l’échantillon était supraconducteur, la température critique serait de toute façon bien inférieure à 110 K.
    Je comprends qu’il soit difficile d’obtenir de gros échantillons, mais l’étiquette de ce graphique est assez trompeuse.

    • Si la courbe de résistance s’arrête à 1e-5 Ω, c’est parce qu’elle atteint presque la limite de résolution de l’instrument.
      Dans une mesure Kelvin à quatre fils, le courant de mesure était de 1 mA, et la lecture de tension aux bornes du matériau était d’environ 1 à 10 nanovolts, une échelle que seuls les meilleurs voltmètres généralistes au monde peuvent à peine mesurer.
      Les auteurs semblent considérer que la chute de tension négligeable, combinée à la chute brutale puis à l’aplatissement de la courbe résistance-température, constitue un indice suffisamment convaincant de supraconductivité. J’espère que les équipes suivantes mèneront des tests plus rigoureux.
    • Les sauts aléatoires de résistivité vers 250 K suggèrent une résistance de contact très mauvaise ou l’existence de chemins de courant alternatifs.
      La baisse de résistance ne ressemble pas non plus à une transition de phase typique, et la plage de température est beaucoup trop large. Il se peut que les fils de tension ne soient pas correctement connectés à la zone de l’échantillon réellement traversée par le courant ; dans ce cas, lorsque l’échantillon est refroidi, même si sa résistance réelle augmente, la tension mesurée, et donc la « résistance », peuvent diminuer.
      Il aurait été intéressant d’inclure aussi la résistance deux points aux bornes des fils de courant.
    • Si l’on suppose que le courant de mesure est de 1 mA et qu’une sonde quatre points a été utilisée pour réduire la résistance de contact, 10 micro-ohms correspondent à un signal DC de 10 nanovolts.
      C’est un signal de tension très faible, du même ordre que le bruit RMS d’un amplificateur d’instrumentation à stabilisation par hacheur standard près du DC à température ambiante.
      Je ne sais pas vraiment si un courant plus élevé serait raisonnable ; on peut refroidir des amplificateurs de précision pour réduire le facteur de bruit, mais il faut alors aussi une isolation optique et une alimentation sur batterie.
      https://www.analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/...
    • D’après la fiche technique, le minimum que cette sonde puisse atteindre est 10 micro-ohms.
    • Je pense qu’il est quasiment impossible de mesurer réellement une résistance nulle. À la place, une chute brutale près de la température critique et l’effet Meissner confirment ensemble la supraconductivité.

  • Je ne connais pas bien la physique, mais un véritable conducteur à résistance nulle me donne l’impression de violer quelque chose comme les lois de la thermodynamique
    Un supraconducteur a-t-il vraiment une impédance nulle, ou bien est-elle simplement extrêmement faible ? Sur ce genre de graphiques, le bas de l’axe y semble indiquer quelque chose comme « 0,00001 ohm »

    • Non. C’est justement ce qui rend cela si fascinant. C’est contre-intuitif, mais la théorie actuelle des supraconducteurs conserve bien la masse et l’énergie, et dit mathématiquement qu’un supraconducteur à température ambiante est tout à fait possible
      On ne l’a simplement pas encore découvert, et dans le cadre de ce que nous entendons par « résistance », c’est réellement une résistance nulle
    • C’est un peu comme les aimants. Un aimant peut maintenir quelque chose indéfiniment, ce qui ressemble à une violation de la thermodynamique, mais « maintenir » n’est pas un travail, seulement une force
      La conduction elle-même n’est pas non plus un travail, c’est simplement de la conduction
    • Comme d’autres l’ont dit, un supraconducteur a une résistance nulle. Si l’on dispose d’une quantité suffisante de matériau pour y faire passer un courant significatif, c’est facile à vérifier
      Il peut y avoir une résistance infime due aux contacts et aux impuretés, mais par exemple elle n’augmente pas proportionnellement à la longueur du fil
      Comprendre comment c’est possible est relativement simple si l’on accepte l’étrangeté de la mécanique quantique. L’un de ses principes de base est qu’au moins la plupart des choses sont quantifiées, et en particulier que l’énergie des états n’existe qu’en quantités discrètes. C’est aussi la raison pour laquelle les orbites électroniques existent dans les atomes
      Un électron ne peut prendre que certaines valeurs, sans états intermédiaires ; lorsqu’il passe d’une orbite à une autre, il doit donc absorber ou émettre exactement la différence d’énergie correspondante. On peut le voir concrètement avec des matériaux phosphorescents comme le cadran d’une montre luminescente : les photons rouges ont une énergie trop faible pour le « charger », alors que les verts ou les bleus le peuvent, et quelle que soit la lumière utilisée pour le charger, il émet toujours la même couleur
      La résistance que rencontrent les électrons en se déplaçant dans un conducteur est elle aussi quantifiée. Dans un supraconducteur, il se produit une situation où la quantité d’énergie que les électrons peuvent émettre ne peut pas être absorbée par le matériau, alors que cette absorption est nécessaire à l’interaction. Résultat : il n’y a pas d’interaction, et donc pas de résistance
      Par analogie, c’est comme essayer d’acheter une bouteille d’eau à 1 dollar avec un billet de 100 dollars. Personne ne veut rendre 99 dollars de monnaie, et on ne peut pas non plus payer 100 dollars pour une bouteille d’eau ; on a beau avoir de l’argent, on ne peut pas l’acheter
      Très schématiquement, c’est ainsi que fonctionnent la supraconductivité et la superfluidité. Le problème est alors de réunir les conditions permettant la supraconductivité, et l’une des méthodes consiste à refroidir extrêmement le matériau. Tous les métaux deviennent supraconducteurs lorsque leur température se rapproche suffisamment de 0, mais généralement sous quelques kelvins, parfois même à des fractions de kelvin. C’est pourquoi l’apparition des premiers matériaux composés montrant cet effet à des températures plus élevées a été un événement majeur, et la chasse à de meilleurs matériaux se poursuit depuis
    • Ce n’est pas une réponse, mais si les supraconducteurs vous semblent étranges, renseignez-vous sur les superfluides : cela vous retournera encore plus le cerveau
    • Les appareils d’IRM et le LHC utilisent des aimants supraconducteurs. Vous pouvez donc y croire

  • L’échantillon utilisé n’a pas présenté d’effet Meissner, mais le fait qu’il ait montré une supraconductivité vers 100 K mérite d’être noté
    « Pour vérifier davantage les propriétés supraconductrices, nous avons effectué des mesures magnétiques sur l’échantillon ; malheureusement, aucun signal Meissner net n’a été observé, ce qui suggère que la fraction volumique supraconductrice de l’échantillon pourrait être très faible. La préparation d’échantillons de haute pureté reste un défi »

    • C’est aussi l’un des points clés à retenir. Même si cela n’a pas confirmé la supraconductivité, il est dommage qu’ils n’aient pas inclus les résultats des mesures d’aimantation
      Le premier article décisif devra montrer une transition supraconductrice à la fois dans la résistivité électrique et dans l’aimantation