Des chercheurs ont obtenu la supraconductivité dans le germanium, un semi-conducteur courant, en le dopant avec précision avec des atomes de gallium. Cette avancée, détaillée dans une nouvelle étude, pourrait permettre des dispositifs quantiques et des électroniques cryogéniques plus efficaces. Le matériau conduit l'électricité avec une résistance nulle à 3,5 Kelvin.
Pendant des décennies, les scientifiques ont cherché à combiner les propriétés des semi-conducteurs comme le germanium avec la supraconductivité, qui permet aux courants électriques de circuler sans résistance. Le germanium, largement utilisé dans les puces informatiques et les fibres optiques, forme la base de l'électronique moderne, mais induire la supraconductivité s'est avéré difficile en raison de la nécessité d'arrangements atomiques précis.
Une équipe dirigée par des chercheurs de la New York University, de l'Université du Queensland, de l'ETH Zurich et de l'Ohio State University a réussi en utilisant l'épitaxie par faisceau moléculaire pour incorporer des atomes de gallium dans des films de germanium. Ce processus de dopage, guidé par des méthodes avancées de rayons X, crée une structure cristalline stable où le gallium substitue les atomes de germanium, permettant l'appariement des électrons pour la supraconductivité à 3,5 Kelvin, soit environ -453 degrés Fahrenheit.
"Établir la supraconductivité dans le germanium... pourrait potentiellement révolutionner des dizaines de produits de consommation et de technologies industrielles", a déclaré Javad Shabani, physicien à la New York University et directeur de son Center for Quantum Information Physics.
L'étude, publiée dans Nature Nanotechnology en 2025, met en lumière des applications potentielles dans les circuits quantiques et l'électronique à faible consommation. Peter Jacobson, physicien à l'Université du Queensland, a noté que le matériau permet des interfaces propres entre les régions supraconductrices et semi-conductrices, essentielles pour des dispositifs quantiques évolutifs. "Ces matériaux pourraient soutenir les futurs circuits quantiques, capteurs et électroniques cryogéniques à faible consommation", a déclaré Jacobson.
Contrairement aux approches précédentes qui causaient des défauts cristallins, cette méthode assure des structures uniformes compatibles avec des couches de silicium, réduisant l'absorption des signaux dans les technologies quantiques. David Cardwell à l'Université de Cambridge l'a décrite comme potentiellement transformatrice pour l'informatique quantique, qui nécessite un supercooling. Le travail a reçu un soutien partiel de l'Office of Scientific Research de l'US Air Force.