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jeudi 18 juillet 2013

Du supercourant à travers un atome

Un supercourant peut traverser un contact constitué d’un seul atome entre deux électrodes supraconductrices. Une expérience réalisée par le Service de physique de l’état condensé (CEA/CNRS), a mis en évidence les états quantiques électroniques qui transportent ce supercourant. L’expérience, d’une portée générique pour l’électronique supraconductrice, est décrite dans la revue Nature du 18 juillet.

A des températures proches du zéro absolu, certains matériaux laissent passer le courant électrique sans résistance et expulsent tout champ magnétique : c’est la supraconductivité. Au niveau macroscopique, cette propriété correspond à un état électronique où les électrons sont appariés. Ces paires d’électrons peuvent franchir une mince barrière isolante interrompant un fil supraconducteur. C'est l'effet Josephson, du nom du physicien qui a prédit le phénomène en 1962.

L’empilement de matériaux supraconducteur-isolant-supraconducteur constitue une « jonction Josephson », élément de base de l’électronique supraconductrice, qui permet de réaliser des capteurs magnétiques ultra-sensibles pour la médecine (magnétocardiographie ou encéphalographie, RMN) ou l’astronomie.

L’effet Josephson se produit aussi si on remplace la barrière isolante par des métaux non supraconducteurs, des métaux ferromagnétiques, ou des nanotubes de carbone. Une expérience réalisée au Service de physique de l’état condensé (CEA/CNRS) a donné des résultats sur une jonction élémentaire, un contact à un seul atome obtenue en étirant sous vide cryogénique, un petit fil d’aluminium.

Le contact à un seul atome est inclus dans une boucle, en aluminium également, supraconductrice lors de l’expérience réalisée à 30 millidegrés Kelvin. Ces travaux mettent en lumière une « face cachée » de l'effet Josephson, qui pourrait être utilisée comme nouvelle ressource pour l’électronique supraconductrice.

Michel DEPROST | 17.07.2013 - 07:40

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