Des chercheurs dévoilent le mystère des supraconducteurs à haute température

Des chercheurs chinois ont réalisé une avancée majeure dans la compréhension des supraconducteurs à haute température, en identifiant pour la première fois un gap supraconducteur sans nœuds et en observant un couplage électron-boson dans des films minces de nickelates bilayers de type Ruddlesden-Popper.

Cette découverte apporte des éléments essentiels sur deux questions fondamentales concernant les nickelates à haute température critique (TC) : la symétrie du gap supraconducteur et le mécanisme d’appariement des électrons.

Cette recherche a été dirigée par Junfeng He, de l’Université des Sciences et Technologies de Chine (USTC), affiliée à l’Académie chinoise des sciences, en collaboration avec les équipes de Qikun Xue et Zhuoyu Chen de l’Université des Sciences et Technologies du Sud (SUSTech). Les résultats ont été publiés dans la revue Science le 21 mai 2026.

Depuis la découverte de la supraconductivité en 1911, ses propriétés électromagnétiques atypiques ont suscité un intérêt majeur en physique. Bien que des supraconducteurs à haute température à base de cuivre et de fer aient été identifiés, le mécanisme sous-jacent reste incomplet. Les nickelates, une famille de supraconducteurs à base de nickel, offrent une nouvelle voie d’investigation.

La symétrie du gap supraconducteur est considérée comme une piste clé pour comprendre la supraconductivité à haute température. Une interrogation centrale porte sur la présence ou non de « nœuds » dans ce gap, c’est-à-dire des points où il s’annule dans l’espace des moments. Grâce à la spectroscopie de photoémission résolue en angle (ARPES), les chercheurs ont examiné des films minces bilayers de nickelates Ruddlesden-Popper et n’ont détecté aucun nœud dans l’espace des moments, ce qui correspond à une symétrie du gap de type s-wave (s±).

Un autre enjeu majeur concerne la formation des paires d’électrons responsables de la supraconductivité. Selon la théorie, ces paires peuvent se constituer via un couplage électron-boson. L’équipe a observé une inflexion de la dispersion environ 70 meV sous le niveau de Fermi, signature caractéristique de ce type de couplage, fournissant ainsi une preuve importante du mécanisme d’appariement.

Dans cette collaboration, le groupe de SUSTech a assuré la croissance des films minces, tandis que celui de l’USTC a réalisé les mesures de structure électronique. Pour éviter la perte d’oxygène lors du transfert des échantillons, les chercheurs ont mis au point une technique combinant trempe à basse température en ultra-haut vide refroidi à l’azote liquide et transfert rapide. Cette méthode a permis le déplacement des échantillons de Shenzhen à Hefei, rendant les expériences réalisables.

Référence : « Nodeless superconducting gap and electron-boson coupling in (La,Pr,Sm)3Ni2O7 films » par Jianchang Shen et al., publié dans Science le 21 mai 2026, DOI : 10.1126/science.adw8329.