De nouvelles perspectives pour la technologie des aimants
La recherche d'aimants à haut champ efficaces sur le plan énergétique passe par les progrès réalisés dans le domaine des supraconducteurs pratiques. Des scientifiques du Département de Physique de la Matière Quantique (UNIGE), du Laboratoire de technologie avancée - LTA (UNIGE, HES-SO Genève), et du Laboratoire des Champs Magnétiques Intenses de Grenoble (F) ont récemment mis en lumière les mécanismes qui améliorent le champ critique supérieur dans le composé supraconducteur MgB2 en utilisant une méthode de synthèse non conventionnelle. Leur découverte pourrait libérer le potentiel de ce matériau abordable pour de futures applications magnétiques.
Le développement d'aimants à haut champ est crucial pour de nombreux domaines allant de la recherche en physique fondamentale (résonance magnétique nucléaire, collision de particules) et des applications médicales (imagerie par résonance magnétique, hadronthérapie) à la production d'énergie (énergie de fusion). L'utilisation de supraconducteurs à la place de conducteurs métalliques normaux permet aux concepteurs d'aimants de réduire considérablement l'énergie nécessaire au fonctionnement d'un aimant et d'en limiter sa taille. En effet, les supraconducteurs sont des matériaux dans lesquels des courants électriques très élevés peuvent circuler sans dissiper d'énergie, contrairement à ce qui se produit dans les métaux normaux. Cependant, la supraconductivité prend fin lorsque le supraconducteur est exposé à un champ magnétique supérieur à son champ critique supérieur, qui représente la limite thermodynamique de la supraconductivité. La recherche de supraconducteurs avec un champ critique supérieur élevé est donc fondamentale pour faire progresser la technologie des aimants.
Une équipe internationale de scientifiques, coordonnée par le Groupe de supraconductivité appliquée de l'Université de Genève, a utilisé avec succès une méthode de synthèse rapide innovante pour améliorer le champ critique supérieur dans le composé supraconducteur MgB2. Ce matériau attire beaucoup l'attention de la communauté de la supraconductivité appliquée en raison de son faible coût et de sa facilité de fabrication. Les scientifiques ont modélisé la dépendance du champ critique supérieur par rapport aux paramètres de synthèse du matériau en utilisant un "plan d'expérience", qui a nécessité la préparation et la caractérisation de plus de 50 échantillons. Cette approche méthodologique a permis à l'équipe de chercheurs, dirigée par le professeur Carmine Senatore, d'atteindre un nouveau record (35 T à 4,2 K) pour le champ critique supérieur des échantillons globaux de MgB2, en introduisant un "désordre" dans leur structure cristalline par un dopage au carbone. Dans une perspective plus large, l'étude souligne qu'un désordre structurel sélectif et adapté peut potentiellement augmenter encore le champ critique supérieur du MgB2, avec un grand avantage pour la technologie des aimants supraconducteurs.
Contacts :
Prof. Carmine Senatore,
Dr. Marco Bonura,
Davide Matera,
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