Des physiciens du MIT ont mis au point un nouveau microscope utilisant la lumière térahertz pour observer directement et pour la première fois des vibrations quantiques cachées à l'intérieur d'un matériau supraconducteur. L'appareil comprime la lumière térahertz pour dépasser les limites de sa longueur d'onde, révélant des flux d'électrons sans friction dans le BSCCO. Cette avancée pourrait faire progresser la compréhension de la supraconductivité et des communications basées sur les térahertz.
Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont créé un microscope térahertz qui contourne la limite de diffraction, ce qui leur permet d'obtenir des images des caractéristiques à l'échelle quantique dans les supraconducteurs. Publiée dans Nature en 2026, l'étude explique comment l'équipe a utilisé des émetteurs spintroniques pour générer de courtes impulsions térahertz et un miroir de Bragg pour concentrer la lumière sur de minuscules échantillons plus petits que la longueur d'onde de la lumière, qui s'étend sur des centaines de microns. Cela a permis d'observer des oscillations collectives d'électrons dans l'oxyde de bismuth strontium calcium cuivre (BSCCO), un supraconducteur à haute température refroidi à une température proche du zéro absolu. Les électrons se déplacent comme un superfluide, oscillant à des fréquences térahertz dans un état sans frottement. > Ce nouveau microscope nous permet maintenant de voir un nouveau mode d'électrons supraconducteurs que personne n'a jamais vu auparavant", déclare Nuh Gedik, professeur de physique Donner au MIT. L'auteur principal, Alexander von Hoegen, postdoc au Laboratoire de recherche sur les matériaux du MIT, a relevé le défi : > Vous pourriez avoir un échantillon de 10 microns, mais votre lumière térahertz a une longueur d'onde de 100 microns, de sorte que ce que vous mesureriez serait principalement de l'air. L'équipe, composée de Tommy Tai, Clifford Allington, Matthew Yeung, Jacob Pettine, Alexander Kossak, Byunghun Lee et Geoffrey Beach, a collaboré avec des scientifiques de l'université de Harvard, des instituts Max Planck et du laboratoire national de Brookhaven. La lumière térahertz, qui se situe entre les micro-ondes et l'infrarouge, correspond aux vibrations atomiques et n'est pas ionisante, ce qui ouvre des perspectives dans les domaines de la sécurité, de l'imagerie médicale et des communications sans fil à haut débit. M. Von Hoegen a mis l'accent sur les applications : > Il y a une forte pression pour faire passer le Wi-Fi ou les télécommunications au niveau supérieur, aux fréquences térahertz. Le microscope a détecté des distorsions dans les champs térahertz à partir de réponses électroniques supraconductrices, ce qui ouvre la voie à l'étude des excitations d'autres matériaux bidimensionnels.
