Cuprate supraconducteur
Les cuprates supraconducteurs sont des supraconducteurs à haute température constitués de couches d'oxyde de cuivre (CuO2) alternant avec des couches de réservoirs de charge (CR), qui sont des oxydes d'autres métaux.
Histoire[modifier | modifier le code]
L'intérêt pour les cuprates a fortement augmenté en 1986 avec la découverte de la supraconductivité à haute température dans l'oxyde mixte de baryum, de cuivre et de lanthane (LBCO). La température critique (Tc) pour ce matériau était de 35 K, bien au-dessus du précédent record de 23 K[1]. Des milliers de publications couvrent la supraconductivité des cuprates entre 1986 et 2001[2], et Bednorz et Müller ont reçu le prix Nobel de physique un an seulement après leur découverte[3].
À partir de 1986, de nombreux cuprates supraconducteurs ont été identifiés et peuvent être classés en trois groupes sur un diagramme de phase température critique en fonction de la teneur en trous d'oxygène et de la teneur en trous de cuivre :
- lanthane, baryum- (LB-CO), Tc = 35 K ;
- yttrium, baryum- (YB-CO), Tc = 60 K ;
- à base de Bi, Tl, Hg :
- bismuth, strontium, calcium- (BiSC-CO), Tc = 95 K,
- thallium, baryum, calcium- (TBC-CO), Tc = 125 K[4],
- mercure, baryum, calcium- (HgBC-CO) 1993, avec Tc = 135 K, actuellement la température critique de cuprate la plus élevée[5],[6].
Structure[modifier | modifier le code]
Les cuprates supraconducteurs contiennent généralement des oxydes de cuivre dans les états d'oxydation 3+ et 2+. Par exemple, YBa2Cu3O7 est décrit comme Y3+(Ba2+)2(Cu3+)(Cu2+)2(O2−)7.
Tous les cuprates supraconducteurs sont des matériaux en couches ayant une structure complexe décrite comme un super-réseau de couches de CuO2 supraconductrices séparées par des couches d'espacement, où la déformation entre les différentes couches et les dopants dans les espaceurs induit une hétérogénéité complexe qui, dans le scénario des super-bandes, est intrinsèque aux hautes températures de supraconductivité.
Applications[modifier | modifier le code]
Les supraconducteurs BSCCO ont déjà des applications à grande échelle. Par exemple, des dizaines de kilomètres de câbles supraconducteurs BSCCO-2223 à 77 K sont utilisés dans les conducteurs du Grand collisionneur de hadrons du CERN[7] (mais les bobines de champ principal utilisent des supraconducteurs métalliques à plus basse température, principalement à base de niobium – étain).
Notes et références[modifier | modifier le code]
- (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Cuprate superconductor » (voir la liste des auteurs).
- (en) J. G. Bednorz et K. A. Mueller, « Possible high TC superconductivity in the Ba-La-Cu-O system », Z. Phys. B, vol. 64, no 2, , p. 189–193 (DOI 10.1007/BF01303701, Bibcode 1986ZPhyB..64..189B)
- (en) Mark Buchanan, « Mind the pseudogap », Nature, vol. 409, no 6816, , p. 8–11 (PMID 11343081, DOI 10.1038/35051238)
- (en) Nobel prize autobiography, sur nobelprize.org.
- (en) Sheng et Hermann A. M., « Bulk superconductivity at 120 K in the Tl–Ca/Ba–Cu–O system », Nature, vol. 332, no 6160, , p. 138–139 (DOI 10.1038/332138a0, Bibcode 1988Natur.332..138S)
- (en) Schilling, Cantoni, Guo et Ott, « Superconductivity above 130 K in the Hg–Ba–Ca–Cu–O system », Nature, vol. 363, no 6424, , p. 56–58 (DOI 10.1038/363056a0, Bibcode 1993Natur.363...56S)
- (en) Lee, « From high temperature superconductivity to quantum spin liquid: progress in strong correlation physics », Reports on Progress in Physics, vol. 71, , p. 012501 (DOI 10.1088/0034-4885/71/1/012501, Bibcode 2008RPPh...71a2501L, arXiv 0708.2115)
- (en) Amalia Ballarino, « HTS materials for LHC current leads », CERN, (lire en ligne)
Annexes[modifier | modifier le code]
Articles connexes[modifier | modifier le code]
Bibliographie[modifier | modifier le code]
- (en) Rybicki, D., Jurkutat, M., Reichardt, S. et al., Perspective on the phase diagram of cuprate high-temperature supraconductors [PDF], Nat. Commun., 7, no 11413, 2016, DOI 10.1038/ncomms11413.
