Les supraconducteurs à haute température de transition (SC à haute Tc) sont des cibles recherchées depuis longtemps dans les communautés de la physique de la matière condensée et des matériaux en raison de leurs importantes valeurs scientifiques et applicatives. Depuis la découverte de la supraconductivité dans le mercure il y a plus de cent ans, seuls quelques systèmes affichent une Tc supérieure à 30 K.
Des scientifiques de l’Université ShanghaiTech et leurs collaborateurs de l’Université Renmin de Chine ont découvert une supraconductivité jusqu’à 32 K dans MoB2 sous pression, qui est la Tc la plus élevée jusqu’à présent dans les borures de métaux de transition. Leurs conclusions, publiées dans la revue Examen scientifique nationalont mis en lumière l’exploration des supraconducteurs à haute Tc dans les borures de métaux de transition.
Le diborure de molybdène (MoB2) est unique dans la famille MB2 car c’est le seul matériau qui a deux formes structurelles, la phase α-MoB2 (type AlB2) et la phase β-MoB2 (type CaSi2).
Les mesures de diffraction des rayons X synchrotron (XRD) indiquent que β-MoB2 se transforme en α-MoB2 à environ 65 GPa, qui possède la même structure cristalline que MgB2.
« Une question se pose naturellement : est-il possible d’atteindre la supraconductivité dans MoB2 sous haute pression ? a déclaré le Dr Yanpeng Qi, professeur adjoint à l’École des sciences physiques et de la technologie de l’Université de ShanghaiTech et l’un des auteurs correspondants.
« Ainsi, nous avons réalisé les mesures de transport électrique à haute pression in situ. La supraconductivité est observée à 21,7 GPa et Tc augmente avec la pression. Au-delà de la pression critique (Pc = 70 GPa) où la transition de phase structurelle, la croissance de Tc ralentit et la Tc maximale de 32,4 K est atteinte à P = 109,7 GPa, qui est la pression la plus élevée que nous exerçons sur l’échantillon. »
D’autres calculs théoriques suggèrent que bien que le MoB2 compressé ait une structure similaire et un Tc comparable à MgB2, le mécanisme supraconducteur du premier est complètement différent de celui du second : les électrons d et les modes phonon des atomes Mo du métal de transition jouent des rôles tout à fait importants. dans l’émergence de la supraconductivité contrairement à la dominance des électrons p et des modes phonon des atomes B dans la supraconductivité de MgB2.
Les résultats présentés dans ce travail mettent en évidence le rôle des métaux de transition dans la supraconductivité des borures, qui a été sous-estimée dans les borures auparavant. Leur découverte de la supraconductivité de MoB2 avec une Tc plutôt élevée pourrait également éclairer l’exploration de la supraconductivité à haute Tc dans les systèmes avec des éléments légers compte tenu des effets synergiques des éléments légers avec des modes phonons à haute fréquence et des électrons fortement corrélés dans les métaux de transition.
Plus d’information:
Cuying Pei et al, Supraconductivité induite par la pression à 32 K dans MoB2, Examen scientifique national (2023). DOI : 10.1093/nsr/nwad034