Qu’est-ce qu’un supraconducteur ?
Les supraconducteurs sont des matériaux qui conduisent l’électricité sans résistance. Cela signifie que, contrairement aux conducteurs plus familiers comme le cuivre ou l’acier, un supraconducteur peut transporter un courant indéfiniment sans perdre d’énergie. Ils ont également plusieurs autres propriétés très importantes, comme le fait qu’aucun champ magnétique ne peut exister à l’intérieur d’un supraconducteur.

Les supraconducteurs ont déjà radicalement changé le monde de la médecine avec l’arrivée des machines IRM, qui ont signifié une réduction de la chirurgie exploratoire. Les services publics d’électricité, les entreprises d’électronique, l’armée, les transports et la physique théorique ont tous fortement bénéficié de la découverte de ces matériaux.

À ce jour, les plus grandes applications réussies des supraconducteurs restent les puissants électroaimants utilisés dans les systèmes d’imagerie par résonance magnétique (IRM) (plus de 22 000 aimants IRM fabriqués) et les aimants de recherche, ainsi que les cavités d’accélérateur RF utilisées dans les expériences de physique des hautes énergies.

Une brève histoire des supraconducteurs

La première découverte d’un matériau supraconducteur a eu lieu en 1911 lorsqu’un scientifique néerlandais nommé Heike Kammerlingh Onnes, qui était également la première personne à liquéfier l’hélium, a atteint des températures aussi basses que 1,7 kelvin (K).

Dans les années 1960, deux découvertes sans lien entre elles, faites étroitement ensemble, ont inauguré une nouvelle ère dans laquelle des dispositifs supraconducteurs pratiques ont été développés et commercialisés : l’une était la découverte du supraconducteur NbTi, qui a fourni le premier matériau pour la fabrication pratique de fils supraconducteurs et de composants façonnés ; la seconde était la jonction Josephson, qui continue à fournir la base d’une variété de dispositifs électroniques uniques.

Malgré l’énorme succès du NbTi et des matériaux similaires, une application encore plus large des supraconducteurs a été limitée par la nécessité de refroidir à de très basses températures (1,5 – 5K)en utilisant de l’hélium liquide.

À la fin de 1986, J. Georg Bednorz et K. Alexander Müller, deux chercheurs du laboratoire de Zurich d’IBM, ont découvert annoncé un matériau d’oxyde supraconducteur à 30K. Ces deux chercheurs ont reçu le prix Nobel de physique 1987 pour leurs travaux. Puis, en 1987, Paul Chu, de l’université de Houston, a découvert l’YBCO, qui est devenu supraconducteur à seulement 90K. Comme on peut atteindre 90K en utilisant de l’azote liquide, un réfrigérant industriel courant, ces découvertes ouvrent pour la première fois la voie à une gamme beaucoup plus large de dispositifs. Au cours des mois suivants, les découvertes du BSCCO et du TBCCO ont porté la température de transition des supraconducteurs à 127K.

Cette découverte de ces « supraconducteurs à haute température » a suscité un vaste intérêt, et une industrie entière dédiée à la recherche et au développement commercial de ces matériaux et de leurs applications a vu le jour. Aujourd’hui, une énorme gamme de dispositifs est en cours de développement pour les supraconducteurs à basse et à haute température.

La concurrence internationale est forte dans ces matériaux, et les efforts actuels impliquent de nombreuses facettes de l’électronique, des communications, de l’énergie, de la technologie médicale, des transports, de l’armée et des industries de transformation des matériaux.