L’électricité a transformé le monde en rendant possibles de nombreuses innovations, telles que de nouveaux appareils électroménagers et des communications plus rapides. Les supraconducteurs pourraient encore tout révolutionner : si seulement les physiciens pouvaient trouver comment les rendre pratiques.
La supraconductivité
Cela se produit lorsqu'un matériau cesse de résister à un courant électrique. En d'autres termes, c'est de l'électricité sans friction. Les matériaux qui facilitent ce flux facile et sans résistance sont appelés supraconducteurs.
5 % de l’électricité produite dans les pays les plus industrialisés est gaspillée dans le transport et la distribution, ce qui coûte chaque année aux consommateurs des dizaines de milliards d’euros.
Électricité
Il est généré lorsque les électrons circulent d’un atome à un autre. À l’heure actuelle, la vie quotidienne est alimentée par l’électricité qui doit surmonter de nombreuses résistances. Cette résistance fait perdre de l’énergie aux conducteurs typiques, tels que les fils de cuivre, à chaque fois qu’un électron se déplace. Cette inefficacité se présente sous forme de chaleur dégagée.
Cette résistance est à blâmer si votre ordinateur portable surchauffe, vos batteries s'épuisent et vos ampoules grillent.
Mais si nous utilisions des supraconducteurs (des matériaux qui ne perdent pas d’énergie lorsque les électrons se déplacent), tous nos appareils électriques (et des réseaux électriques entiers) bénéficieraient d’une sérieuse amélioration de leur efficacité.
Supraconducteurs, merveilles sur les rochers
En fait, nous avons déjà des supraconducteurs aujourd'hui. La plupart d'entre eux sont utilisés pour alimenter les scanners corporels dans les hôpitaux, tels que les IRM.
Mais aujourd'hui, la supraconductivité dépend du refroidissement du matériau à des températures extrêmement basses, la plupart du temps jusqu'à la congélation. Pour des raisons évidentes, ce ne serait certainement pas pratique pour les téléphones portables ou les ordinateurs personnels.
Trucs chauds
Si nous voulons libérer le potentiel commercial généralisé des supraconducteurs, nous devrons augmenter la température. Depuis des décennies, les scientifiques recherchent la supraconductivité à température ambiante.
À la fin de l’année dernière, ils l’ont trouvé.
En octobre 2020, des scientifiques de l'Université de Rochester annoncé avoir atteint la supraconductivité à seulement 10 ° C, dans un matériau composé d'hydrogène, de soufre et de carbone.
Auparavant, la température la plus élevée pour la supraconductivité était de -13 ° C en 2018.
« Dans 10 ou 15 ans, nous verrons probablement un monde différent. »
En seulement deux ans, la science est passée d’une température propice à l’hypothermie à une belle et douce journée d’automne.
Ranga Dias, l’ingénieur en mécanique qui a dirigé les recherches, estime qu’il s’agit là d’un tournant.
Cela peut vraiment bouleverser le monde entier en termes de technologie. C'est pourquoi tant de chercheurs déploient tous leurs efforts pour en faire une réalité. Dans 10, 15 ans, nous verrons probablement un monde différent.
Ranga Dias
Que manque-t-il à faire?
Atteindre la supraconductivité à température ambiante est un véritable exploit, mais il existe un problème presque aussi important que celui de la température.
Pour faire fonctionner les supraconducteurs à des températures aussi élevées, Dias et son équipe ont dû appliquer une pression, beaucoup de pression. Ils ont dû presser le matériau à 267 gigapascals - plus de 2 millions de fois la pression atmosphérique de la Terre.
"Les gens ont toujours parlé de supraconductivité à température ambiante", dit-il. Chris Pickard, scientifique des matériaux à l'Université de Cambridge. "Ils n'ont peut-être pas vraiment apprécié le fait que lorsque cela s'est produit, nous l'avons fait sous une telle pression."
Cette exigence de haute pression maintiendra les supraconducteurs à température ambiante encore dans le laboratoire pour le moment.
L'avenir des supraconducteurs
Le problème de la température étant réglé, les scientifiques recherchent des supraconducteurs capables de fonctionner même à pression ambiante.
Trouver des supraconducteurs de ce type ouvrirait de nombreuses options commerciales qui pour le moment ne semblent être qu'un rêve: l'IRM pourrait devenir plus puissante et aider les médecins à diagnostiquer les maladies plus tôt. Les ordinateurs quantiques atteindraient le marché de masse: tous nos appareils électriques deviendraient plus rapides et plus durables.
Les scientifiques utilisent des calculs informatiques pour guider leurs recherches. Ces calculs aident à déterminer la structure et les propriétés du matériau recherché.
Paul Chu, directeur fondateur et scientifique en chef du Texas Center for Superconductivity de l'Université de Houston, croit au potentiel énorme de cette technologie. Et il a raison.
