Les Supraconducteurs à Haute Température : LaBaCuO
Découverte et Évolution des Supraconducteurs à Haute Température
Les supraconducteurs à haute température (HTS), un type de supraconducteurs non conventionnels, ont révolutionné la compréhension de la supraconductivité depuis leur découverte en 1986 par Bednorz et Müller. Ce duo de chercheurs a découvert qu’un composé de lanthane, de cuivre et d’oxygène présentait une température critique (Tc) de 35 K (-238 °C), dépassant nettement l’ancien record de 23 K (-250 °C) pour le Nb3Ge. Depuis lors, d’autres supraconducteurs à haute température ont été découverts, avec des températures critiques atteignant jusqu’à 138 K (-135 °C).
Le mécanisme de la supraconductivité dans ces matériaux reste un domaine de recherche active. Contrairement aux supraconducteurs conventionnels, expliqués par la théorie BCS, les HTS impliqueraient des interactions électron-électron complexes et possiblement une transition de phase quantique. Ces matériaux promettent des applications révolutionnaires dans les domaines de la transmission d’énergie, de la lévitation magnétique et des aimants à champ élevé pour les réacteurs de fusion et les accélérateurs de particules, bien que leur utilisation soit limitée par les défis et coûts associés au refroidissement jusqu’à leur température critique.
Le Supraconducteur LaBaCuO
Le LaBaCuO (oxyde de lanthane, baryum et cuivre) est un supraconducteur à haute température présentant une structure cristalline en couches, composée de plans de cuivre-oxyde supraconducteurs et de couches isolantes. Parmi les premiers HTS découverts, le LaBaCuO a une température critique d’environ 30 K (-243 °C), supérieure à celle des supraconducteurs basse température conventionnels. Sa formule chimique est La1-xBaxCuO4, où x représente la concentration de baryum.
Caractéristiques du LaBaCuO
- Température critique élevée : Le LaBaCuO présente une Tc variant de 30 K à 60 K selon la concentration de baryum, bien au-dessus des valeurs inférieures à 10 K des supraconducteurs basse température.
- Comportement anisotrope : Sa structure cristalline confère des propriétés supraconductrices anisotropes, permettant le transport préférentiel du courant électrique dans une direction spécifique.
- Pinçage du flux : Il est capable de piéger les lignes de flux magnétique, une propriété cruciale pour des applications telles que la lévitation magnétique et le stockage d’énergie.
- Nature fragile : La nature fragile du LaBaCuO rend sa fabrication en formes complexes difficile, limitant certaines applications nécessitant de la flexibilité.
- Potentiel de densité de courant élevée : Bien traité, il peut exhiber une densité de courant critique élevée, utile dans la transmission de puissance et l’imagerie par résonance magnétique (IRM).
En tant que supraconducteur de type-II, le LaBaCuO peut soutenir de forts champs magnétiques sans perdre ses propriétés supraconductrices. Il montre également un comportement anisotrope, ses propriétés électriques et magnétiques dépendant de la direction du champ appliqué. Le LaBaCuO trouve des applications variées, notamment dans les aimants supraconducteurs, les câbles de transmission de puissance et les dispositifs électroniques.
