Des scientifiques de l'Institut Max Planck à Mayence ont mesuré directement l'écart supraconducteur dans le sulfure d'hydrogène, une étape clé vers les supraconducteurs à haute température. Utilisant une nouvelle technique de tunnel sous pressions extrêmes, ils ont confirmé que les interactions électron-phonon conduisent le phénomène. Cette avancée s'appuie sur les découvertes de 2015 et fait progresser la quête de supraconductivité à température ambiante.
Les supraconducteurs, matériaux qui conduisent l'électricité sans résistance, promettent une transmission d'énergie efficace et l'informatique quantique, mais la plupart nécessitent des températures très basses. Les composés riches en hydrogène comme le sulfure d'hydrogène (H3S) ont repoussé les limites, atteignant la supraconductivité à 203 Kelvin (-70°C), bien plus chaud que les traditionnels.
Pendant des années, étudier ces matériaux était impossible en raison des pressions de mégabars requises —plus d'un million de fois les niveaux atmosphériques—, excluant les techniques standard comme la spectroscopie à effet tunnel par balayage. Des chercheurs de l'Institut Max Planck de chimie à Mayence ont surmonté cela avec une nouvelle méthode de spectroscopie à effet tunnel électronique planaire, permettant la mesure directe de l'écart supraconducteur dans H3S pour la première fois.
L'équipe a trouvé un écart complètement ouvert d'environ 60 millielectronvolts (meV) dans H3S, comparé à 44 meV dans son équivalent deutéré, D3S. Cette différence soutient les théories selon lesquelles les phonons —vibrations du réseau atomique— médiatisent l'appairage des électrons, formant des paires de Cooper qui éliminent la résistance.
La découverte remonte à 2015, lorsque le groupe de Mikhail Eremets a observé pour la première fois la supraconductivité dans H3S à 203 K. Des découvertes ultérieures, comme le décahydrure de lanthane (LaH10) à 250 K, ont suscité l'espoir de versions à température ambiante. Le Dr Feng Du, auteur principal de l'étude, a déclaré : « Nous espérons que en étendant cette technique de tunnel à d'autres supraconducteurs hydrures, les facteurs clés permettant la supraconductivité à des températures encore plus élevées pourront être identifiés. Cela devrait ultimement permettre le développement de nouveaux matériaux fonctionnant dans des conditions plus pratiques. »
Eremets, décédé en novembre 2024, l'a qualifié de « travail le plus important dans le domaine de la supraconductivité des hydrures depuis la découverte de la supraconductivité dans H3S en 2015. » Vasily Minkov, chef de projet, a ajouté : « La vision de Mikhail de supraconducteurs fonctionnant à température ambiante et sous pressions modérées se rapproche un pas de la réalité grâce à ce travail. »
Publié dans Nature (2025, volume 641, numéro 8063), ces résultats fournissent des insights cruciaux sur les interactions électroniques, potentiellement guidant de nouveaux designs de matériaux malgré les défis de pression.