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Rendre le graphène supraconducteur grâce à un dépôt de lithium.

15 mars 2012

IMPMC - UMR 7590

La supraconductivité est au cœur de capteurs ultrasensibles, tels que les SQUIDs, ou de composants tels que les transistors supraconducteurs. Disposer de feuilles de graphène supraconducteur permettrait d’envisager la miniaturisation de ces composants à l’échelle nanométrique avec comme perspective la réalisation d’ordinateurs ultrarapides.

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Des physiciens de l’ Institut de minéralogie et de physique des milieux condensés (IMPMC – CNRS / UPMC / IRD) viennent de montrer que cela pourrait être possible en déposant sur le graphène des atomes de lithium. Ce travail fait l’objet d’une publication dans la revue Nature Physics.

Si le graphène, composé d’une monocouche d’atomes de carbone, n’est pas supraconducteur à très basse température, c’est d’une part parce que les électrons de conduction ne sont pas assez nombreux et d’autre part parce qu’ils n’interagissent pas assez avec les vibrations du réseau cristallin. Des théoriciens de l’IMPMC ont montré que l’adjonction de lithium pourrait palier ces deux problèmes et permettre de rendre le graphène supraconducteur. Cela est relativement surprenant car cet effet est absent dans le graphite intercalé LiC6 massif, composé d’un empilement de feuilles de graphène. Le modèle théorique rend bien compte de cette propriété et démontre que c’est l’isolation d’une seule couche de graphite intercalé qui fait naitre la supraconductivité. Le phénomène qui apparaît est alors de type « classique » BCS. Ce sont les vibrations du réseau atomique qui sont à l’origine d’une interaction effective attractive entre électrons et permettent la formation de paires de Cooper. La balle est maintenant dans le camp des expérimentateurs, afin de vérifier cette prédiction et de mesurer la température de transition, prévue autour de 18K.

En savoir plus

Phonon-mediated superconductivity in graphene by lithium deposition, Gianni Profetas1,2, Matteo Calandra3 et Francesco Mauri3 Nature Physics, 8, 131–134 (2012)

News and Views :
Graphene : Carbon’s superconducting footprint, Nature Physics 8, 111–112 (2012)

Contact chercheur

Matteo Calandra , Chercheur

Informations complémentaires

1Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di L’Aquila, Italie
2Max-Planck Institute of Microstructure Physics, Germany
3Institut de minéralogie et de physique des milieux condensés (IMPMC), UMR 7590

Contacts INP

Jean-Michel Courty,
Catherine Dematteis,
Karine Penalba,
inp-communication cnrs-dir.fr