Une équipe de recherche internationale met au point un nouveau type de semi-conducteur à potentiel supraconducteur - pour des applications allant de la technologie quantique à l'exploration spatiale
Sans les semi-conducteurs tels que le silicium et le germanium, une grande partie de la vie moderne serait paralysée. Ces matériaux sont appelés “semi-conducteurs” parce qu'ils ne conduisent l'électricité que dans certaines conditions - une propriété qui peut être contrôlée avec précision et exploitée pour d'innombrables fonctions électroniques. Les semi-conducteurs constituent l'épine dorsale des technologies modernes, depuis les micropuces et les diodes électroluminescentes jusqu'aux cellules solaires.
Depuis des décennies, les scientifiques cherchent à combiner les semi-conducteurs avec les supraconducteurs, des matériaux qui peuvent conduire le courant électrique sans résistance lorsqu'ils sont refroidis à des températures extrêmement basses. Une telle percée pourrait rendre les technologies existantes plus rapides et beaucoup plus efficaces, tout en permettant des avancées révolutionnaires dans des domaines émergents, tels que l'informatique quantique. Les applications potentielles vont de la découverte rapide et ciblée de médicaments et de matériaux à des systèmes de communication inviolables, en passant par des réseaux de transport plus intelligents et plus écologiques.
Toutefois, l'unification des semi-conducteurs et des supraconducteurs s'est révélée être un défi de taille, car ils reposent sur des structures atomiques fondamentalement différentes.
Une percée : Une forme supraconductrice de germanium
Aujourd'hui, une équipe internationale de chercheurs pourrait avoir réalisé une percée, comme l'indique la revue Nature Nanotechnologie. Selon les scientifiques, ils ont réussi à créer une forme supraconductrice de germanium. La clé réside dans le dopage, c'est-à-dire l'introduction délibérée d'atomes étrangers pour modifier les propriétés électriques d'un matériau. Dans ce cas, les chercheurs ont infusé des atomes de gallium dans le germanium.
Les techniques avancées de radiographie permettent une nouvelle liaison atomique
Normalement, l'ajout de grandes quantités de gallium déstabilise le réseau cristallin du germanium, explique l'équipe dans un communiqué de presse.
. Pour y remédier, ils ont utilisé une méthode innovante basée sur la technologie de pointe des rayons X. Cette approche a permis de remplacer une concentration inhabituellement élevée d'atomes de germanium par du gallium tout en conservant l'intégrité structurelle du cristal.
Le résultat est remarquable : grâce à la disposition précise des atomes de gallium, les chercheurs ont créé une bande électronique étroite qui permet la supraconductivité à -269,5 °C.
Une voie vers des technologies quantiques et cryogéniques évolutives
Selon Peter Jacobson, coauteur de l'étude et physicien à l'université du Queensland, cette invention pourrait transformer les technologies qui nécessitent des transitions transparentes entre les régions semi-conductrices et supraconductrices. Sur cette base, il pourrait devenir possible de fabriquer des dispositifs quantiques évolutifs et prêts à l'emploi, tels que des circuits et des capteurs. Un autre champ d'application prometteur est l'électronique cryogénique, qui fonctionne à des températures extrêmement basses et qui est essentielle pour la recherche spatiale et les accélérateurs de particules.
Photo : Cappan via Canva
