Le singlet de Zhang-Rice recherché depuis longtemps est visualisé directement dans un supraconducteur à cuprate

Des chercheurs de l'Université Tsinghua et de l'Académie chinoise des sciences ont réalisé une percée dans l'étude de la supraconductivité à haute température en visualisant directement un état quantique longtemps recherché connu sous le nom de singlet de Zhang-Rice dans un supraconducteur à cuprate.

La recherche se concentre sur le supraconducteur de cuprate Ca2CuO2Cl2 (CCOC), un matériau caractérisé par sa structure cristalline simple et sa surface très ordonnée, ce qui le rend idéal pour la microscopie électronique à haute résolution.

L'équipe a réussi à capturer des images du singlet Zhang-Rice, un état quantique formé lorsqu'un trou est introduit dans un matériau à cuprate. Cet état, théorisé depuis des décennies, est censé jouer un rôle fondamental dans la formation des paires de Cooper, les unités élémentaires responsables de la supraconductivité. Jusqu'à présent, l'arrangement spatial de ces singlets n'avait été déduit qu'indirectement par des techniques spectroscopiques.

La plupart des études précédentes se sont concentrées soit sur le composé parent non dopé, soit sur des échantillons qui sont déjà devenus supraconducteurs. Alors que les chercheurs continuaient d'augmenter le nombre de trous dans leurs échantillons de CCOC, ils ont observé une transformation fascinante. Ces entités présentaient des propriétés électroniques uniques, y compris des orbitales moléculaires en forme de bandes et un arrangement spatial distinctif.

La compréhension de la dynamique du dopage des trous dans les cuprates pourrait conduire à des progrès dans la conception des matériaux, permettant potentiellement la création de supraconducteurs qui fonctionnent à des températures encore plus élevées. De tels progrès auraient des applications transformatrices dans la transmission d'énergie, la lévitation magnétique et l'informatique quantique.