Une équipe de recherche internationale dirigée par l'Université Columbia a démontré expérimentalement pour la première fois que les fluctuations quantiques du vide à l'intérieur d'un matériau bidimensionnel peuvent modifier les propriétés macroscopiques d'un cristal adjacent. Ces résultats, publiés dans la revue « Nature », ouvrent de nouvelles perspectives pour l'ingénierie des matériaux.
Les fluctuations quantiques sont des vibrations aléatoires qui persistent dans un environnement proche du zéro absolu, même après l'arrêt complet du mouvement classique. L'équipe dirigée par Dmitri Basov, professeur de physique Higgins à l'Université Columbia, a placé des feuilles minces de nitrure de bore hexagonal (hBN) d'épaisseur nanométrique sur un supraconducteur organique κ-ET et a observé une suppression de la supraconductivité sans aucune excitation externe. Basov déclare : « C'est le Saint Graal que nous recherchons depuis des décennies, et nous pensons l'avoir trouvé. »
Cette recherche a été menée conjointement par Itai Keren, Tatiana Webb et Shuai Zhang (maintenant professeur assistant à l'Université Fudan), tous postdoctorants à l'Université Columbia. L'expérience a révélé que les fluctuations quantiques entre les couches de nitrure de bore hexagonal vibrent à une fréquence de résonance spécifique, qui correspond exactement à la fréquence de vibration du κ-ET, modifiant ainsi l'environnement électromagnétique dans le supraconducteur et empêchant les électrons d'atteindre un état supraconducteur collectif. Aucun effet similaire n'a été observé lors de tests avec d'autres supraconducteurs ayant des modes de résonance différents. Keren explique : « Si les fréquences de vibration correspondent, elles devraient interagir. »
Le collaborateur théorique Ángel Rubio, de l'Institut Max Planck pour la structure et la dynamique de la matière à Hambourg, a initialement rencontré des doutes lorsqu'il a proposé cette idée. Basov se souvient : « Je pensais que sa proposition était impossible, mais elle était trop séduisante pour que je résiste à la tentation de l'essayer. » L'équipe a utilisé un microscope à force magnétique à basse température pour effectuer les détections dans des conditions de totale obscurité, confirmant que l'effet des fluctuations quantiques s'étendait jusqu'à 0,5 micromètre, soit 10 fois la largeur des feuilles de hBN utilisées.
Les propriétés hyperboliques du nitrure de bore hexagonal peuvent amplifier les vibrations internes, et leur fréquence peut être ajustée en modifiant l'épaisseur du matériau. Webb (maintenant professeure assistante au Barnard College) souligne : « C'est un effet remarquable réalisé grâce aux matériaux hyperboliques, et nous avons validé une méthode viable pour modifier les propriétés électroniques des matériaux. » Rubio estime que cette étude fournit des preuves expérimentales d'interactions médiées par le vide, constituant une étape importante.
L'équipe de recherche prévoit que cette découverte pourrait s'étendre à d'autres matériaux magnétiques et ferroélectriques. Keren déclare : « Nous nous attendons à ce que d'autres cherchent également de nouvelles combinaisons. »
Détails de la publication : Auteurs : Itai Keren et al., Titre : « Supraconductivité modifiée par cavité », Publié dans : « Nature » (2026). Informations sur la revue : « Nature »
