Perspectives
Matériaux supraconducteurs lamellaires à base de fer

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 LaFeAsO_0,88F_0,12 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.