Une recherche confirme l'effet Meissner dans un supraconducteur au nickelate haute pression

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Liu Xiaodi de l'Institut Hefei des sciences physiques de l'Académie chinoise des sciences, en collaboration avec des chercheurs de l'Université de Jilin et de l'Université Sun Yat-sen, a réussi à détecter simultanément une résistance électrique nulle et l'effet Meissner dans le nickelate de lanthane (La₃Ni₂Ô_7−δ) monocristaux sous haute pression.

Les chercheurs ont combiné la détection quantique du centre de lacune d'azote (NV) du diamant avec des mesures de transport électronique pour fournir des preuves sans ambiguïté de la supraconductivité à haute température dans ce système de nickelate. Les résultats sont publiés dans Lettres d'examen physique.

Supraconductivité à La₃Ni₂Ô_7−δ a été signalé pour la première fois en 2023 grâce à des mesures de transport, qui ont révélé une résistance nulle autour de 80 K. Cependant, la confirmation de la supraconductivité nécessite la détection du diamagnétisme, ou l'expulsion de champs magnétiques – l'effet Meissner – qui était resté insaisissable en raison des défis techniques associés aux environnements à haute pression et aux petites fractions volumiques supraconductrices.

Dans cette étude, les chercheurs ont intégré la magnétométrie quantique du centre NV avec une plate-forme de cellules à enclume en diamant, permettant une cartographie magnétique in situ à l'échelle micrométrique et résolue spatialement sous haute pression et basse température.

Dans le même temps, des mesures de résistance à quatre sondes ont été effectuées sur le même cristal pour garantir des conditions expérimentales cohérentes. Cette double approche a permis à l’équipe de corréler directement les réponses diamagnétiques localisées avec des régions de résistance nulle, offrant ainsi des preuves convaincantes de la supraconductivité globale dans le système nickelate.

Le capteur central NV présentait une sensibilité et une résolution spatiale élevées, même dans des conditions extrêmes telles que des gradients de pression et une inhomogénéité des échantillons. Avec le soutien d'une plate-forme de détection magnétique haute pression et basse température auto-construite basée sur des défauts de spin à l'état solide, l'équipe a systématiquement révélé comment la supraconductivité dans La₃Ni₂Ô_7-δ évolue avec la pression.

Ces travaux confirment la supraconductivité à haute température du nickelate de lanthane et mettent en évidence les avantages uniques de la technologie des centres NV pour la détection magnétique dans des environnements extrêmes.