Les idées anciennes en physique refont parfois surface, ouvrant la voie à des avancées révolutionnaires. Une étude récente de l'Université du Minnesota, dirigée par les physiciens Yasha Gindikin et Alex Kamenev, a relancé un mécanisme théorique longtemps oublié proposé par Gregory Breit en 1929, connu sous le nom d'Interaction Spin-Orbite de Paires (PSOI). Initialement jugé trop faible pour des applications pratiques, le PSOI présente désormais une avenue prometteuse pour développer des supraconducteurs non conventionnels.
Les supraconducteurs sont des matériaux qui permettent à l'électricité de circuler sans résistance, ce qui les rend cruciaux pour diverses applications technologiques. Le défi réside dans la découverte de nouveaux mécanismes et matériaux qui améliorent leur utilité pratique. La recherche de Gindikin et Kamenev suggère que les matériaux présentant l'effet Rashba—où les électrons se comportent de manière unique en raison de l'interaction entre leur spin et un champ électrique—pourraient exploiter le PSOI pour créer des états supraconducteurs avec des propriétés exceptionnelles.
Le travail original de Breit, intitulé "L'effet de retardation sur l'interaction de deux électrons", publié dans la Physical Review, a jeté les bases de la compréhension des interactions électroniques à travers les forces magnétiques et électriques dans le cadre de la mécanique quantique. Bien que les calculs de Breit aient été précis, les corrections qu'il a introduites, y compris le PSOI, étaient considérées comme trop mineures pour affecter les matériaux solides à l'époque.
La renaissance du PSOI non seulement honore les contributions de Breit mais ouvre également de nouvelles voies de recherche en physique des matériaux. Ce mécanisme, combiné avec les propriétés uniques des matériaux Rashba, représente une opportunité sans précédent pour concevoir des supraconducteurs non conventionnels. L'effet Rashba, décrit dans les années 1960, concerne la manière dont les électrons réagissent dans des matériaux dépourvus de symétrie d'inversion spatiale, permettant de contrôler le comportement des électrons par des champs électriques.
Les matériaux avec l'effet Rashba, tels que le BiTeI (iodure de tellurure de bismuth), ont été identifiés comme des plateformes idéales pour explorer ces nouvelles prédictions supraconductrices. Le PSOI se produit lorsque deux électrons ressentent un champ magnétique généré par leur mouvement relatif, un phénomène précédemment négligé en raison de sa perception comme insignifiant.
Le modèle de Gindikin et Kamenev prédit que les supraconducteurs induits par le PSOI devraient présenter des transitions de phase uniques et une sensibilité accrue aux défauts structurels. Cela implique que la détection de ces états nécessiterait des matériaux ultrapurs, présentant un défi technique que les techniques actuelles pourraient bientôt surmonter.
Les implications de cette recherche s'étendent à la spintronique quantique, un domaine axé sur la manipulation du spin des électrons plutôt que de leur charge pour créer des technologies plus efficaces. Les dispositifs basés sur des supraconducteurs Rashba pourraient servir d'interrupteurs quantiques ou de composants fondamentaux pour des ordinateurs quantiques. Bien que les applications pratiques restent lointaines, les bases théoriques établies par cette étude représentent un premier pas excitant.
Cette connexion entre le travail de Breit de 1929 et la redécouverte contemporaine du PSOI illustre comment les idées scientifiques peuvent être réinterprétées dans de nouveaux contextes. Ce qui était autrefois une curiosité théorique est désormais essentiel pour comprendre des phénomènes exotiques dans des matériaux modernes. À mesure que nous avançons vers une ère technologique quantique, des études comme celle-ci éclairent le chemin à suivre, montrant la pertinence durable des idées scientifiques du passé.