Des physiciens de l'UniGE créent le premier transistor supraconducteur

Toute notre électronique est basée sur les transistors, ces dispositifs découverts dans les années cinquante et basés sur le contrôle du flux des charges électriques ; en 2007, il en a été fabriqué 10 milliards de milliards, soit environ 10 millions par jour et par habitant de la planète ! Ils utilisent principalement du silicium, un semi-conducteur classique. Les ingénieurs cherchent à optimiser toujours davantage ce dispositif, en réduisant ses dimensions pour augmenter sa rapidité de réponse. Mais cet effet est obtenu au prix d’une surconsommation énergétique.

Depuis les années soixante, les chercheurs rêvent donc d’un transistor supraconducteur, extrêmement rapide et ne dissipant aucune énergie. Un idéal dont les physiciens de Genève ont démontré la possibilité, grâce à un matériau aux propriétés extraordinaires, découvert par la même équipe l’an dernier.

La supraconductivité entre deux isolants

En 2007, l'équipe genevoise avait en effet révélé la présence d'un état supraconducteur à l'interface entre deux matériaux isolants, ce qui revenait un peu à faire du feu avec de l’eau. Techniquement, une telle interface a été obtenue en faisant « pousser » une couche très fine (dite « monocristalline ») d’une céramique particulière (un oxyde d’aluminate de Lanthane) sur une autre (un oxyde de titanate de Strontium). L'épaisseur de la couche supraconductrice découverte était de l’ordre du nanomètre, soit un millionième de millimètre.

Du supraconducteur à l’isolant… et inversement !

Les physiciens genevois ont donc poussé leur recherche un cran plus loin, et ont étudié la réponse de cette interface supraconductrice aux « perturbations externes », comprenez la modification des propriétés du système en fonction de la tension électrique appliquée. Pour ce faire, ils ont donc fabriqué ce transistor inédit, permettant de détruire totalement puis de rétablir la supraconductivité via ces variations de tension. Ainsi, on passe de manière rapide et réversible d’une résistance nulle (état supraconducteur) à une résistance totale (état isolant).

A quand les applications ?

La mise au point de ce transistor novateur ne signifie pas pour autant que la révolution électronique est pour demain, avec par exemple des processeurs supraconducteurs dans nos ordinateurs. En effet, il faut rappeler que la supraconductivité est un phénomène qui nécessite un refroidissement à des températures très basses, proches du zéro absolu (environ –272 degrés Celsius). On est donc encore loin de la température ambiante, qui rendrait possible quantité d’applications prometteuses.

Néanmoins, la découverte de nouvelles propriétés aux interfaces entre deux matériaux, la possibilité de moduler ces propriétés, les combinaisons presqu’infinies de possibilités exploitant les différentes propriétés des oxydes, ainsi que les idées de nouveaux dispositifs jouant sur cette interface (supra)conductrice, ouvrent des pistes de recherche uniques, à l'heure où de nouvelles solutions doivent être trouvées pour développer une électronique toujours plus performante.

Prix de La Recherche à une autre équipe de Jean-Marc Triscone

Une autre équipe du Prof. Triscone vient de se voir décerner un Prix par le prestigieux magazine La Recherche, catégorie « Sciences de la communication et technologies de l’information », pour une découverte (publiée dans Nature en avril dernier) touchant aussi au domaine des interfaces d’oxydes de métaux dits de transition (cf. « Les créateurs d’un nano-millefeuilles primés par La Recherche », interview du Dr Céline Lichtensteiger, Le Journal de l’UniGE du jeudi 4 décembre 2008). Une autre découverte prometteuse, quant aux possibilités offertes par l’ingénierie de matériaux à l’échelle atomique.

Une percée parmi les dix plus importantes désignées par Science

Enfin, preuve supplémentaire que ce domaine de recherche est crucial pour l’avenir, la physique des interfaces d’oxydes a été classée en 2007 par Science Magazine comme l’une des dix percées les plus importantes, tous domaines confondus : http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/318/5858/1844a#ru5