Le supraconducteur à température ambiante ne fait plus illusion

La supraconductivité permet de faire circuler des électrons sur de longues distance sans perte d'énergie. Ce phénomène quantique n'est actuellement observé que dans des conditions de températures et de pression très particulières, notamment des températures très basses, ce qui limite fortement ses applications.

Découvrir un matériau permettant une supraconductivité à température ambiante aurait de quoi révolutionner l'industrie et divers laboratoires tentent de trouver ce Graal.

Fin juillet 2023, une équipe de chercheurs sud-coréens du Quantum Energy Research Centre à Séoul a affirmé avoir développé un composé LK-99 à base de cuivre, de plomb, de phosphore et d'oxygène capable de présenter des propriétés de supraconductivité à pression ambiante et à des températures allant jusqu'à 127 degrés Celsius.

La nouvelle a fait sensation en laissant imaginer les applications pratiques mais elle a également généré de la suspicion, de tels effets d'annonces ayant déjà été réalisés sans se concrétiser.

Une supraconductivité bancale

Plusieurs équipes ont donc tenté de reproduire les résultats obtenus par l'équipe coréenne ces dernières semaines, sans obtenir de résultats probants mais sans écarter complètement la piste. Après plusieurs dizaines de tentatives la conclusion est tombée : LK-99 n'est pas un matériau supraconducteur à température ambiante.

Encore fallait-il éclaircir la cause de la confusion qui a pu amener l'équipe initiale à annoncer prématurément sa nature supraconductrice. Un article de Nature explique que ce sont les impuretés présentes dans le composé, en particulier le sulfure de cuivre, qui créent la chute de résistivité électrique et la lévitation partielle au-dessus d'un aimant présentés comme preuves.

Cristal de LK-99 à l'état pur (credit : Nature / Pascal Puphal)

Les différentes analyses, pratiques pour tenter de répliquer la trouvaille comme théoriques pour analyser la structure du composé LK-99, conduisent à la conclusion que le matériau n'appartient pas à la catégorie des supraconducteurs mais des isolants.

Le doute était déjà de mise avec la diffusion d'une vidéo qui a beaucoup circulé sur les réseaux sociaux montrant le composé en lévitation partielle. Normalement, un supraconducteur lévite franchement au-dessus d'un aimant par effet Meissner et peut être manipulé ou retourné tout en restant en lévitation.

Un joli cristal...isolant

La vidéo concernant LK-99 montre au contraire que le composé conserve toujours une partie posée sur l'aimant et certains chercheurs y voient plutôt du ferromagnétisme, permettant de soulever l'échantillon mais pas de le faire léviter, qui aurait été pris pour de la supraconductivité.

La chute de résistivité électrique, qui s'observe au plus fort à 104,8 degrés Celsius, a également rapidement fait soupçonner une incidence du sulfure de cuivre comme explication réelle des observations, ce dernier imitant un effet de supraconductivité précisément à 104 degrés, son point de transition.

Enfin, l'analyse aux rayons X et par diverses méthodes a permis de clarifier la structure de LK-99 qui apparaît être un cristal de couleur mauve. A l'état pur, il ne présente aucune caractéristique de supraconducteur mais totalement celle d'un isolant et ce sont les impuretés de sulfure de cuivre qui donnent l'illusion de la baisse de résistivité électrique et de lévitation partielle.