Première ! L’Institut Weizmann a créé un nano SQUID, étape clé pour comprendre la supraconductivité. Au Japon, les supraconducteurs permettent à un train de rouler en suspension à plus de 580 km/h.

TRAIN ROULANT A PLUS DE 580 KM/H AU JAPON TRAIN ROULANT A PLUS DE 580 KM/H AU JAPON

Cent ans après sa découverte, la supraconductivité est l’un des sujets de recherche les plus étudiés à travers le monde, autant pour sa compréhension du côté fondamental que pour ses nombreuses applications. L’institut Weizmann a fait un saut quantique vers la compréhension de la « supraconductivité », phénomène quantique qui se produit uniquement lorsque certains matériaux sont refroidis à des températures extrêmement basses. Ces matériaux perdent alors toute résistance au courant électrique et expulsent les champs magnétiques en leur sein. Bien qu’ils soient utilisés dans toutes sortes de scanners IRM ou pour les accélérateurs de particules, la physique qui sous-tend le comportement des supraconducteurs n’est pas encore pleinement comprise. Entre autres, les matériaux supraconducteurs se trouvent dans les mêmes SQUIDs utilisés pour mesurer les propriétés supraconductrices. Des Nano-SQUID sont placés sur des sondes pour analyser et mesurer le champ magnétique en différents points sur un échantillon, formant une image de la surface – un peu comme la création d’une carte de température d’une main par la mesure de la température à différents points sur les doigts et la paume. Même des SQUID très sensibles présentent des défis géométriques quand il s’agit de balayer des matériaux: ils doivent être aussi petits que possible pour atteindre la plus haute résolution possible, et ils doivent se rapprocher le plus possible de l’échantillon pour imager des caractéristiques magnétiques les plus infimes.

Selon le Dr Christophe Couteau, enseignant-chercheur à l’Université de Technologie de Troyes, (Laboratoire de Nanotechnologie et d’Instrumentation Optique, CNRS UMR 6279) et membre du comité Scientifique d’Israël Science Info : « ces travaux sont importants car la résolution spatiale du SQUID/magnétomètre de l’institut Weizmann est bien meilleure que celle des SQUIDs commerciaux ».

Inter : Un SQUID entourant la pointe de 46 nm de diamètre

Les Drs Yonathan Anahory et Denis Vasyukov, et le doctorant Lior Embon, avec leurs collègues du laboratoire du Pr Eli Zeldov du département de physique de la matière condensée ont relevé le défi grâce à une configuration unique : ils ont pris un tube de quartz creux et l’ont étiré en un point très pointu, puis ont réussi à fabriquer un SQUID entourant la pointe mesurant à peine 46 nm de diamètre réalisant le plus petit SQUID à ce jour. Ils ont ensuite construit un microscope à balayage autour de la pointe – un exploit qui leur a permis d’obtenir des images magnétiques à des distances petites de quelques nanomètres de l’échantillon. Les méthodes industrielles actuelles de fabrication SQUID limitent la taille et la capacité à se rapprocher très près de la surface. « Le problème est inverse : nous devons empêcher la sonde de s’écraser contre l’échantillon » explique Lior Embon. Bien qu’il existe des SQUID avec des sensibilités plus élevées aux champs magnétiques uniformes, la combinaison d’une grande sensibilité, la proximité de la sonde de l’échantillon et ses dimensions minuscules font de la précision globale du dispositif un record. Ce nano-SQUID-sur-pointe pourrait, à l’avenir, être en mesure de mesurer le champ magnétique du spin d’un électron unique, le « Saint Graal » de l’imagerie magnétique. Selon Eli Zeldov, qui utilise déjà le nouveau dispositif pour étudier des phénomènes supraconducteurs dans son laboratoire, « cette invention devrait conduire à une meilleure compréhension de la supraconductivité et des flux de vortex pour l’application efficace de la technologie supraconductrice, mais aidera aussi à obtenir un aperçu de nouveaux phénomènes physiques. De plus, ce nouveau SQUID semble être capable de mesurer de nombreux matériaux autres que les supraconducteurs. Le Pr Eli Zeldov est le titulaire de la Chaire professorale David et Inez Myers.

Publication dans Nature Nanotechnology, 1er septembre 2013.

Esther Kagan

Retrouvez cet article dans Israël Science Info n° 13

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