Qu’est-ce qu’un supraconducteur et pourquoi peut-il changer le monde ?

Vous avez peut-être croisé le dernier mot à la mode à la télévision, à la radio ou dans vos lectures : la découverte par un groupe de chercheurs sud-coréens d'un matériau supraconducteur aux propriétés exceptionnelles et révolutionnaires. Mais qu’est-ce qu’un supraconducteur exactement et pourquoi pourrait-il potentiellement révolutionner le monde ?

Pour commencer, il est essentiel de comprendre qu’un supraconducteur est une substance capable de conduire l’électricité. Tout matériau offrant une résistance minimale au flux de charge électrique entre dans la catégorie des conducteurs. En règle générale, nous utilisons des matériaux comme l’or, l’argent, l’aluminium, l’étain ou le cuivre comme principaux conducteurs du courant électrique, entre autres.

Le défi réside dans l’expression « offre une résistance minimale ». Cela indique qu’une partie de l’électricité traversant ces matériaux conducteurs se dissipe sous forme de chaleur. En termes de résistance, l’argent est en tête du peloton en tant que conducteur ayant le moins de résistance, suivi de l’or et du cuivre.

supraconducteur

Qu'est-ce qu'un supraconducteur ?

Un supraconducteur est un matériau qui possède la capacité unique de conduire un courant électrique sans aucune résistance, ce qui entraîne une perte d’énergie nulle. Cette propriété remarquable a été découverte pour la première fois par le physicien néerlandais Heike Kamerlingh Onnes en 1911.

Contrairement aux conducteurs « normaux », les supraconducteurs ne présentent aucune résistance électrique. Cela signifie que le courant électrique peut circuler indéfiniment à travers un matériau supraconducteur, sans nécessiter une source d’énergie continue. Cette propriété s’apparente au ferromagnétisme ou au comportement des aimants purs, qui peuvent attirer les éléments ferreux sans avoir besoin d’induction électrique.

Les matériaux supraconducteurs peuvent être classés en deux types principaux :

1. Type I : Ces matériaux ne permettent pas à un champ magnétique externe de les pénétrer sans une dépense d'énergie substantielle. Ils peuvent subir une transition brutale vers un état non supraconducteur si la température critique est dépassée.

2. Type II : Également connus sous le nom de « supraconducteurs imparfaits », ces matériaux permettent au champ magnétique de pénétrer à travers des canaux appelés « vortex Abrikosov » ou « fluxons ».

Une caractéristique intéressante des supraconducteurs est leur potentiel de propriétés supplémentaires, telles que la lévitation. Cette caractéristique ouvre de nombreuses possibilités d'applications pratiques et d'innovations impliquant ces matériaux.

lévitation magnétique supraconductrice

Principaux problèmes des supraconducteurs

Bien que le concept de supraconducteurs soit extrêmement prometteur, son application pratique présente des défis importants. Les principaux problèmes des supraconducteurs comprennent :

Température: Les supraconducteurs nécessitent généralement des températures extrêmement basses, allant d'environ -100 ºC au zéro absolu (0 ºK / −273.15 °C / −459.67 °F) pour présenter leurs propriétés supraconductrices. Cette limitation les rend peu pratiques pour de nombreuses applications quotidiennes, car le maintien de températures aussi basses peut être énergivore et coûteux.

Pression: Certains supraconducteurs qui fonctionnent à des températures plus élevées nécessitent des pressions extrêmement élevées pour fonctionner efficacement. Cela peut constituer un obstacle important à leur utilisation pratique, dans la mesure où créer et maintenir de telles pressions peut être techniquement difficile et coûteux. Dans certains cas, des pressions d'environ 100,000 XNUMX atmosphères terrestres sont nécessaires.

Costs: Le développement, la fabrication et l'utilisation efficace de supraconducteurs sont un processus lent et coûteux. Les matériaux et technologies impliqués dans la recherche et l’application de la supraconductivité peuvent être d’un coût prohibitif, ce qui entrave leur adoption généralisée.

Sans aucun doute, les principaux défis à relever sont les exigences en matière de température et de pression. Le développement de supraconducteurs capables de fonctionner à des températures plus accessibles et dans des conditions atmosphériques standard réduirait considérablement les coûts et ouvrirait la voie à une multitude d’applications potentielles dans divers secteurs et environnements. Il est essentiel de surmonter ces obstacles pour libérer tout le potentiel des supraconducteurs dans une utilisation pratique et quotidienne.

Le LK-99 est-il le supraconducteur ultime ?

Les principaux défis auxquels sont confrontés les supraconducteurs résident dans leurs exigences opérationnelles en matière de température et de pression. Suite à ces obstacles, l’accent est mis sur le développement de méthodes de production de masse et la réduction des coûts de fabrication.

Récemment, une équipe de chercheurs sud-coréens a dévoilé un candidat prometteur connu sous le nom de supraconducteur LK-99. Ce matériau est un composite de minéraux de lanarkite et de phosphure de cuivre.

Ce qui distingue le LK-99 est sa remarquable propriété supraconductrice, qui reste intacte à des températures pouvant atteindre 127 °C et sous une pression atmosphérique standard. Dans ces conditions ordinaires, le matériau présente une résistance nulle et démontre même une lévitation magnétique. Étonnamment, l’obtention de ces propriétés implique un processus de fabrication relativement simple.

supraconducteur lk-99

Cependant, un inconvénient majeur est qu'à des températures élevées, le LK-99 peut avoir du mal à transporter des courants électriques importants. Cette limitation pourrait poser des défis dans diverses applications pratiques.

De nombreuses équipes scientifiques à travers le monde travaillent désormais avec diligence pour valider cette découverte révolutionnaire. Il est important de noter que toute découverte significative doit faire l'objet d'un examen minutieux par d'autres groupes de scientifiques dans des conditions similaires.

Actuellement, les données disponibles semblent cohérentes et les premières simulations suggèrent la validité de la découverte. Néanmoins, il est crucial pour les différents groupes de recherche de synthétiser et de tester rigoureusement le matériel. Si ses propriétés étaient confirmées, cela pourrait potentiellement conduire à un prix Nobel instantané, comme le note un docteur en chimie organique de l'Université Duke en Caroline du Nord, aux États-Unis, dans la revue Science.

Conclusion

Le supraconducteur LK-99 a le potentiel de révolutionner notre monde. Cela pourrait permettre la création de batteries perpétuelles, de trains à grande vitesse lévitant sans effort sur leurs voies et de réseaux électriques avec des pertes minimes. En outre, cela pourrait entraîner des progrès significatifs dans des domaines tels que la médecine, l’énergie nucléaire et l’informatique quantique, entre autres.