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RÉSUMÉ
L'histoire de la supraconductivité a été marquée par des découvertes inattendues, qui venaient toutes alimenter la théorie BCS du nom de ses auteurs Bardeen, Cooper et Schrieffer. Tout d’abord détrônée par la découverte de la supraconductivité dans des oxydes de type cuprates, elle connut un autre coup de tonnerre avec la découverte de la supra conductivité dans LaFeAsO1-xFx. Cette nouvelle famille de supraconducteurs est définie par des propriétés physiques spécifiques promettant de nombreux débouchés. Il faut noter toutefois que les faibles courants critiques observés chez ces matériaux en couche à base de fer risquent de représenter une limitation de leur potentiel pour des applications à fort courant.
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David BERARDAN : Maître de conférences à l'Institut de chimie moléculaire et des matériaux d'Orsay (Université Paris-Sud 11)
INTRODUCTION
L'histoire centenaire de la supraconductivité a été marquée par des découvertes inattendues. Lors de sa découverte de la supraconductivité dans le mercure en 1911, H. K. Onnes souhaitait tester l'hypothèse de Lord Kelvin du gel du mouvement des électrons à l'approche du zéro absolu. Un peu plus de 40 ans plus tard avec l'élaboration de la théorie BCS par J. Bardeen, L. Cooper et J.R. Schrieffer en 1957, on pensait avoir expliqué et compris tous les principaux aspects de la supraconductivité. Les découvertes successives de nombreux matériaux supraconducteurs apportaient une confirmation éclatante de la théorie BCS. La supraconductivité était alors supposée être cantonnée aux métaux et alliages de métaux, et une température critique record à 23,3 K était atteinte dans Nb3Ge.
La découverte inattendue de la supraconductivité dans les phases de Chevrel, celle des conducteurs organiques ou des fermions lourds avait donné de premières indications d'une possible insuffisance de la théorie BCS, mais c'est la découverte en 1986 de la supraconductivité dans des oxydes de type cuprates, avec des températures critiques supérieures à la température de liquéfaction de l'azote, qui a apporté le principal coup de bélier à sa supposée universalité. Ces découvertes successives ont eu pour corollaire de nombreux développements technologiques, de l'électronique rapide à la détection magnétique par SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) en passant par les électro-aimants. Néanmoins, il est intéressant de constater que, plus de 20 ans après la découverte des cuprates, il n'y a pas encore de théorie qui fasse consensus pour expliquer l'origine de leur état supraconducteur. Pendant cette période, l'une des seules certitudes à prévaloir était que l'état supraconducteur ne pouvait pas apparaître dans un matériau à base de fer, cet élément étant réputé être un poison pour la supraconductivité du fait de ses propriétés magnétiques. La découverte de la supraconductivité dans LaFeAsO0,88F0,12 en 2008, avec une température critique de 26 K, qui allait vite atteindre 55 K en remplaçant le lanthane par le samarium, a alors retenti comme un coup de tonnerre.
L'objectif de cet article est de donner un aperçu de la nouvelle famille de supraconducteurs que constituent ces matériaux en couche à base de fer. Nous nous intéresserons à la fois aux propriétés physiques de ces matériaux et aux développements technologiques potentiels.
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4. Conclusion
Un peu plus de trois ans après la découverte de la supraconductivité dans LaFeAsO1-x F x , il est encore trop tôt pour prédire si les supraconducteurs à base de fer connaitront des applications technologiques importantes. Si la valeur élevée de leur champ critique et leur anisotropie nettement plus faible que celle des cuprates devraient leur ouvrir des champs d'applications sous forme de films minces, les faibles densités de courant critique observées dans les fils polycristallins, probablement dues à des liaisons faibles intergranulaires, devraient sans doute limiter leur potentiel pour des applications à fort courant. Sur un plan plus fondamental, de nombreuses questions restent en suspens quant à l'origine de l'état supraconducteur, à la symétrie du paramètre d'ordre… Néanmoins, le caractère inattendu de leur découverte – dans un matériau à base de fer, habituel poison pour la supraconductivité – et leurs similitudes avec les cuprates devraient pouvoir constituer un guide vers la recherche de nouveaux matériaux supraconducteurs.
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BIBLIOGRAPHIE
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