Nouvelle superconducteur haute température découvert dans La Ni O

La supraconductivité à haute température, c'est un sujet super important dans l'étude des matériaux. Récemment, des scientifiques ont trouvé un nouveau supraconducteur dans un composé appelé La Ni O quand il a été soumis à haute pression. Cette découverte a ouvert plein de nouvelles études et questions, surtout sur la façon dont ce matériau peut conduire l'électricité sans résistance à des températures si élevées.

Historiquement, les scientifiques se sont concentrés sur les cuprates à haute Tc, connus pour leurs propriétés supraconductrices. Bien qu'il n'y ait toujours pas de théorie claire qui explique comment la supraconductivité se produit dans ces matériaux, les modèles précédents basés sur un seul type d'orbital d'Électrons ont servi de point de départ. La question maintenant, c'est si on peut trouver un supraconducteur qui ne rentre pas dans les modèles existants.

#La Découverte

Un nouveau supraconducteur a montré une Conductivité notable à 80 K dans La Ni O sous haute pression. Ça suit des trouvailles précédentes d'un supraconducteur à 30 K dans un autre composé de nickelate à pression normale. Cette découverte a dynamisé plein d'études expérimentales et théoriques.

Des études antérieures avec des modèles informatiques ont indiqué que La Ni O a une structure unique composée de deux couches arrangées en réseau carré. Le comportement moyen des atomes de nickel dans ce composé est significatif. Les scientifiques ont découvert qu'un des orbital d'électrons semble presque bloqué à sa place, un état connu sous le nom de localisation de Mott, qui limite ses mouvements.

L'autre orbital se comporte différemment et devrait permettre la supraconductivité. Ça soulève des questions intéressantes puisque les limites attendues pour la supraconductivité pourraient ne pas s'appliquer à ce nouveau supraconducteur trouvé.

#Importance du Couplage de Hund

Un élément clé dans cette investigation est l'interaction entre les deux orbitaux, connue sous le nom de couplage de Hund. Ce couplage influence les propriétés magnétiques des électrons et leur capacité à se regrouper pour former des paires, une condition nécessaire pour la supraconductivité. En gros, le fort couplage aligne les spins des deux orbitaux, permettant aux interactions entre eux d'affecter le comportement général du matériau.

Dans le cas de La Ni O, le couplage est particulièrement fort. Ça veut dire que tant qu'un orbital est bloqué, il peut partager ses propriétés avec l'autre orbital. Donc, les scientifiques peuvent traiter le système comme principalement constitué d'un orbital efficace pour certains calculs, même si les deux orbitaux sont présents.

#Modèle Théorique

Pour mieux comprendre les comportements des électrons dans La Ni O, les chercheurs ont proposé un modèle qui se concentre sur les interactions entre les deux orbitaux. En simplifiant l'interaction dans un modèle à un seul orbital, ils cherchent à comprendre comment la supraconductivité émerge.

Le modèle capture les effets des paramètres importants qui régissent le comportement des électrons, comme comment la perte d'énergie due aux interactions affecte la conductivité globale. À mesure que le nombre de trous (électrons manquants) augmente dans l'orbital, les paires d'électrons peuvent se comporter différemment, indiquant comment le composé peut continuer à être supraconducteur même avec quelques trous.

#Mécanisme de Couplage

Le modèle résultant révèle des détails sur le couplage. Quand les conditions sont juste bonnes, des paires d'électrons peuvent se former et aider le matériau à conduire l'électricité sans résistance. Ce couplage peut se produire même en ajoutant plus de trous, ce qui perturbe typiquement la supraconductivité.

Dans le cas spécifique de La Ni O, il semble qu'en ayant même des quantités significatives de trous, la force de couplage ne diminue pas comme prévu. Ça pourrait être une propriété clé qui permet à ce supraconducteur spécifique de fonctionner à des températures plus élevées par rapport à d'autres qui dépendent fortement de l'absence de trous.

#Expériences Futures

Les travaux futurs incluront le test de méthodes supplémentaires pour modifier la composition des matériaux et expérimenter avec différents moyens de dopage (ajouter ou enlever des électrons) pour voir comment ça affecte la supraconductivité. Comprendre comment ces changements influencent le mécanisme de couplage sera crucial.

Il y a de l'intérêt à changer les niveaux d'énergie des différents orbitaux, permettant aux scientifiques de voir comment l'équilibre entre eux peut mener à différents états de conductivité. Cette recherche pourrait ouvrir la voie à la découverte de nouveaux supraconducteurs avec des propriétés de performance encore plus élevées.

#Résumé

En résumé, la découverte de la supraconductivité dans La Ni O a propulsé de nouvelles questions et explorations dans la compréhension des supraconducteurs à haute température. L'interaction complexe entre les deux orbitaux, influencée par le couplage de Hund, est un facteur clé dans le comportement observé.

En explorant différents modèles théoriques, les scientifiques peuvent se concentrer sur comment manipuler les conditions pour voir les effets sur la supraconductivité. D'autres expériences sont prévues pour affiner la compréhension de ces matériaux et chercher de nouveaux supraconducteurs qui pourraient repousser les limites des connaissances actuelles.

Avec la recherche en cours et l'excitation croissante autour de ce matériau, le domaine de la supraconductivité pourrait être sur le point de réaliser des avancées significatives. Découvrir de nouvelles propriétés et améliorer les modèles actuels ne fera pas que élargir la compréhension scientifique mais pourrait aussi mener à des applications pratiques dans la technologie et les systèmes énergétiques.

Le chemin à suivre est riche en possibilités, et la communauté scientifique est impatiente de découvrir ce que ces nouveaux matériaux peuvent offrir.