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Actu INP - CNRS

Quelles briques de base pour la supraconductivité dans une monocouche atomique ?

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Alors que l’élément de base de la supraconductivité est la paire de Cooper, d’une taille généralement cent fois plus grande que celle d’un atome, en analysant finement une couche monoatomique de plomb supraconducteur, des physiciens ont mis en évidence des structures plus de 10 fois plus petites que les paires de Cooper. Cette observation est l’indice que dans ce système, l’état supraconducteur est plus complexe que ce que l’on pensait jusqu’à présent. Dans le mécanisme habituel conduisant à la supraconductivité, les électrons s’associent en paire, les paires de Cooper, qui condensent toutes dans un même état quantique. Généralement, ces « paires de Cooper » ont une extension spatiale de plusieurs dizaines de nanomètres, soit bien plus que la taille des atomes. En analysant la structure spatiale d’un supraconducteur composé d’une couche monoatomique de plomb déposée sur un substrat de silicium, des physiciens de l’Institut des Nanosciences de Paris - INSP (CNRS / UPMC) et du Laboratoire de physique et d’étude des matériaux - LPEM (CNRS / ESPCI / UPMC) ont mis au jour dans l’état supraconducteur des structures de taille comparable à la taille de quelques atomes, c’est-à-dire bien plus petites que les paires de Cooper, pourtant considérées comme les briques de base de l’état supraconducteur. Ce travail est en contradiction avec les modèles théoriques de supraconductivité dans de tels systèmes. Il suggère l’existence de fortes corrections quantiques de type Bose-Einstein aux paires de Cooper, dues à une importance accrue des effets de corrélation entre électrons via le désordre dans ce système purement bidimensionnel. Ce travail est publié dans la revue Nature Physics.

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