Le diborure de magnésium devient supraconducteur à une température plus élevée lorsqu’il est étiré

Tetralith, l’un des superordinateurs du National Super Computer Center de l’Université de Linköping. Crédit : Thor Balkhed

Des chercheurs de l’université de Linköping ont, au moyen de plusieurs calculs théoriques, montré que le diborure de magnésium devient supraconducteur à plus haute température lorsqu’il est étiré. Cette découverte est un grand pas vers la recherche de matériaux supraconducteurs utiles dans des situations réelles.

« Le diborure de magnésium ou MgB2 est un matériau intéressant. C’est un matériau dur qui est utilisé par exemple dans la production d’avions et normalement il devient supraconducteur à une température relativement élevée, 39 K, ou -234 C° », explique Erik Johansson, qui a récemment terminé son doctorat à la Division de physique théorique.

Erik Johansson est également l’auteur principal d’un article publié dans le Journal de physique appliquée qui ont attiré une large attention. Les résultats ont été identifiés par l’éditeur comme particulièrement importants pour l’avenir.

“Le borure de magnésium a une structure simple, ce qui signifie que les calculs sur les superordinateurs ici au National Supercomputer Center de Linköping peuvent se concentrer sur des phénomènes complexes comme la supraconductivité”, dit-il.

L’accès aux énergies renouvelables est fondamental pour un monde durable, mais même les énergies renouvelables disparaissent sous forme de pertes lors du transport dans les réseaux électriques. Ces pertes sont dues au fait que même les matériaux bons conducteurs ont une certaine résistance, ce qui entraîne des pertes sous forme de chaleur. Pour cette raison, les scientifiques du monde entier tentent de trouver des matériaux supraconducteurs, c’est-à-dire qui conduisent l’électricité sans aucune perte. De tels matériaux existent, mais la supraconductivité apparaît le plus souvent très proche du 0 absolu, c’est-à-dire 0 K ou -273,15°C. De nombreuses années de recherche ont abouti à de nouveaux matériaux compliqués avec une température critique maximale de peut-être 200 K, soit -73 ° C. A des températures inférieures à la température critique, les matériaux deviennent supraconducteurs. La recherche a également montré que la supraconductivité peut être obtenue dans certains matériaux métalliques à des pressions extrêmement élevées.

Si les scientifiques réussissent à augmenter la température critique, il y aura de plus grandes possibilités d’utiliser le phénomène de supraconductivité dans des applications pratiques.

“L’objectif principal est de trouver un matériau supraconducteur à pression normale et à température ambiante. La beauté de notre étude est que nous présentons une manière intelligente d’augmenter la température critique sans avoir à utiliser massivement une haute pression, et sans utiliser de structures compliquées ou matériaux sensibles. Le diborure de magnésium se comporte de manière opposée à de nombreux autres matériaux, où une pression élevée augmente la capacité de supraconduction. Au lieu de cela, nous pouvons ici étirer le matériau de quelques pour cent et obtenir une augmentation considérable de la température critique », déclare Erik Johansson .

À l’échelle nanométrique, les atomes vibrent même dans des matériaux très durs et solides. Dans les calculs des scientifiques sur le diborure de magnésium, il ressort que lorsque le matériau est étiré, les atomes s’éloignent les uns des autres et la fréquence des vibrations change. Cela signifie que dans ce matériau, la température critique augmente – dans un cas de 39 K à 77 K. Si le diborure de magnésium est plutôt soumis à une pression élevée, sa supraconductivité diminue.

La découverte de ce phénomène ouvre la voie à des calculs et à des tests d’autres matériaux ou combinaisons de matériaux similaires qui peuvent encore augmenter la température critique.

« Une possibilité pourrait être de mélanger du diborure de magnésium avec un autre diborure métallique, créant un nanolabyrinthe de MgB étiré.2 avec une température supraconductrice élevée », explique Björn Alling, docent et maître de conférences à la Division de physique théorique et directeur du National Supercomputer Center de l’Université de Linköping.


Des chercheurs développent un processus de trempe sous pression pour améliorer la supraconductivité dans le but de ne gaspiller aucune énergie


Plus d’information:
Erik Johansson et al, L’effet de la contrainte et de la pression sur le couplage électron-phonon et la supraconductivité dans MgB2—Benchmark des méthodologies théoriques et perspectives pour la conception des nanostructures, Journal de physique appliquée (2022). DOI : 10.1063 / 5.0078765

Fourni par l’Université de Linköping

Citation: Le diborure de magnésium devient supraconducteur à une température plus élevée lorsqu’il est étiré (2022, 22 mars) récupéré le 23 mars 2022 sur https://phys.org/news/2022-03-magnesium-diboride-superconductive-higher-temperature.html

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