Lorsque l'on empile deux couches de graphène et qu'on les décale d'un « angle magique », elles peuvent devenir supraconductrices. Si cette propriété est connue depuis des années, des chercheurs viennent de trouver une piste sérieuse pour expliquer l’origine de cette propriété étonnante.
En 2018, des chercheurs du Massachusetts institute of technology (MIT) découvraient des propriétés étonnantes du graphène. Lorsque l'on en empile deux couches avec un décalage entre elles de 1,08 ° et que l'on porteporte le tout à une température inférieure à 3 KelvinsKelvins (- 270 °C), elles conduisent le courant sans résistance électriquerésistance électrique : autrement dit, elles deviennent supraconductrices ! Depuis, de nombreux essais ont été effectués, montrant notamment que ce graphènegraphène bicouche tordu pouvait résister à des champs magnétiqueschamps magnétiques intenses, et que la version avec trois couches possède des propriétés encore plus surprenantes.
Mais certaines réponses sur ce matériau manquaient à l'appel. En particulier sur cet « angle magique » et les changements qu'il induit à très petite échelle. Des chercheurs viennent de l'étudier dans une publication de Nature. Leurs résultats montrent que tout se joue grâce à la géométrie quantique.
Les paires de Cooper permettent la supraconductivité
Uniquement composé de carbonecarbone, le graphène est en fait une feuille bidimensionnelle de graphite, ce matériaumatériau bien connu que l'on retrouve notamment sur les mines de crayon ! Les atomesatomes y sont arrangés dans une structure en nid d'abeille, chacun étant lié à trois autres atomes de carbone. Pour l'obtenir, « on part d'un cristal lamellairelamellaire sur lequel on vient prélever une seule couche. Il y a d'autres techniques de croissance où le cristal est assemblé, atome par atome, comme dans l'épitaxie par jets moléculaire ou la croissance en phase vapeur (CVD) », explique Vincent Renard, maître de conférencemaître de conférence à l'Université Grenoble-Alpes et spécialiste du graphène.
Déjà connu pour avoir des propriétés particulières, comme sa souplesse, sa conductivité thermiqueconductivité thermique et électrique ou sa résistance, le graphène s'est révélé encore plus surprenant il y a seulement quelques années. En effet, le moiré de graphène qui consiste en un empilement de deux couches tournées l'une par rapport à l'autre, peut rendre le système supraconducteursupraconducteur !
Mais ce qui surprend surtout les scientifiques, c'est que « la théorie conventionnelle de la supraconductivité ne fonctionne pas dans cette situation, a déclaré dans un communiqué Marc W. Bockrath, coauteur de l'étude. Nous avons fait une série d'expériences pour comprendre pourquoi ce matériau est un supraconducteur ...
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