La famille de supraconducteurs qui a franchi le mur de l’azote liquide il y a trois ans détient un nouveau record : un nickelate présentant des signatures de supraconductivité à 100,5 K, la valeur la plus élevée jamais rapportée pour cette classe de matériaux. Mais l’avancée publiée aujourd’hui dans Nature Communications n’est pas seulement un nouveau chiffre sur l’échelle des températures. L’article, issu d’une collaboration chinoise réunissant l’université Sun Yat-sen et HPSTAR, soutient qu’une seule grandeur structurale, la distance entre les couches de nickel et d’oxygène, fait office de règle pour toute la famille : lorsqu’on la comprime, la température de transition supraconductrice augmente.
Ces matériaux sont des nickelates de Ruddlesden-Popper, des composés en couches dont la découverte comme supraconducteurs, en 2023, a fait naître la première rivale crédible des cuprates, ces céramiques qui dominent la supraconductivité à haute température depuis 1986. En juillet 2023, des cristaux de La3Ni2O7 comprimés à plus de 10 GPa (100 000 atmosphères) ont montré des signatures de supraconductivité proches de 80 K, devenant le premier matériau non cuprate à franchir le point d’ébullition de l’azote liquide, à 77 K. Le nouveau travail repousse cette frontière en substituant du néodyme au lanthane, une compression chimique qui agit comme une pression supplémentaire.
Un réseau qui répond à la pression
L’équipe, dirigée par Meng Wang et Hualei Sun de l’université Sun Yat-sen, avec Viktor Struzhkin de HPSTAR, a synthétisé des échantillons polycristallins de La3-xNdxNi2O7 avec x allant de 0 à 2,4, la substitution de terres rares la plus élevée jamais réalisée dans ces composés. Les ions néodyme étant plus petits que les ions lanthane, chaque substitution comprime le réseau, le plus fortement le long de l’axe perpendiculaire aux plans nickel-oxygène.
L’effet sur la supraconductivité est spectaculaire. Sous haute pression, le début de la transition mesuré par transport s’élève de 82 K dans le composé non dopé à 93 K dans La0.9Nd2.1Ni2O7 sous 34,9 GPa, et à 92 K dans l’échantillon le plus dopé sous 40,3 GPa. La dérivée de la résistance présente des signatures entre 96 et 97 K, et une technique de transmission radiofréquence, qui détecte la réponse supraconductrice de grains individuels, enregistre une anomalie nette à 100,5 K dans le composé à x = 2,1 sous 33 GPa.
Le chiffre de 100,5 K est une signature supraconductrice obtenue par la méthode radiofréquence, et non une mesure de résistance électrique nulle ni un effet Meissner. Les données de transport montrent encore une résistance résiduelle, que les auteurs attribuent à la nature polycristalline des échantillons et à l’inhomogénéité de la pression dans la cellule à enclumes de diamant. L’article est un manuscrit en accès anticipé non édité, et l’éditeur signale que des erreurs peuvent subsister avant la publication finale.
La règle
L’affirmation la plus importante de l’article ne porte pas sur la température elle-même, mais sur le schéma qui se cache derrière. Dans toute la famille des nickelates, films minces à pression ambiante compris, la température de transition maximale suit un seul paramètre structural : la constante de réseau hors plan, c’est-à-dire l’espacement entre les bicouches nickel-oxygène. Dans la version prépubliée des travaux, les auteurs chiffrent la relation à environ 28 K de température de transition pour 0,1 nanomètre (un angström) d’espacement entre les couches. Près de la Tc maximale, tous les échantillons, cristaux massifs sous pression comme films minces, se situent dans une fenêtre étroite de paramètres de réseau.
Cette corrélation constitue un indice en faveur d’un mécanisme d’appariement spécifique. Les auteurs l’interprètent comme un renforcement de l’échange magnétique entre couches : à mesure que les couches sont pressées l’une contre l’autre, le couplage magnétique qui les relie se renforce, et c’est ce couplage qui colle les paires supraconductrices entre elles. À l’appui de ce tableau, la température de transition de l’onde de densité de spin dans leurs échantillons s’élève avec le dopage, de 138 K dans le composé non dopé à 161 K à substitution maximale, ce qui signale des corrélations magnétiques plus fortes.
La règle de l’axe c offre aussi au domaine un outil pratique. Plutôt que de passer au crible des compositions arbitraires, les chercheurs peuvent utiliser l’espacement du réseau comme cible de conception, un descripteur structural qui prédit quelles substitutions chimiques et quelles pressions devraient faire monter Tc. Un article théorique compagnon, issu de la même université, prédit des températures de transition maximales pour une substitution au néodyme proche de 70 %, en accord avec l’optimum expérimental.
Des signatures, pas encore un record confirmé
Le contexte compte. Le record précédent des nickelates, rapporté dans Nature début 2026 avec une substitution au samarium, atteignait un début de transition à 96 K dans les cristaux les plus dopés et, plus important encore, une véritable résistance nulle à 73 K, avec un effet Meissner mesuré à 60 K. Le nouveau travail au néodyme rapporte un début de transition par transport autour de 93 K, une valeur nominalement inférieure à la marque obtenue au samarium ; son chiffre véritablement nouveau est la signature radiofréquence à 100,5 K. C’est précisément sur la distinction entre une signature de type précurseur et un état supraconducteur massif que les affirmations concernant les nickelates ont déjà trébuché.
La reproductibilité reste une question ouverte. Un groupe indépendant du RIKEN a rapporté, dans une prépublication de 2026, ne pas avoir pu reproduire la supraconductivité dans ses propres échantillons dopés au néodyme jusqu’à 20 GPa, n’observant qu’une faible anomalie de résistance près de 93 K. Le domaine est connu pour sa sensibilité à la teneur en oxygène et aux intercroissances de structures de couches concurrentes. Les auteurs reconnaissent une anomalie près de 10 K dans leur composé le plus dopé, qui pourrait provenir de telles intercroissances tricouches.
Ce que ces travaux établissent, avec une clarté inhabituelle, c’est un principe de conception. Quel que soit le verdict final sur la valeur de 100,5 K en tant que transition supraconductrice, la corrélation selon l’axe c tient à travers les échantillons massifs sous pression et les films minces, à travers les substitutions au lanthane, au samarium et au néodyme. La route au-delà de 100 K dans les nickelates, suggère l’article, passe par l’espace entre les couches, un angström à la fois.
Sources
1. Zhengyang Qiu, Junfeng Chen, Dmitrii V. Semenok, et al., “High-temperature superconductivity at 100 K in La3-xNdxNi2O7,” Nature Communications (2026), published August 12, 2026. DOI: 10.1038/s41467-026-76534-z. https://www.nature.com/articles/s41467-026-76534-z
2. Preprint (same group): “Interlayer coupling enhanced superconductivity near 100 K in La3-xNdxNi2O7,” arXiv:2510.12359.
3. Previous record: “Bulk superconductivity up to 96 K in pressurized nickelate single crystals,” Nature 649, 871 (2026). DOI: 10.1038/s41586-025-09954-4.
4. Discovery paper: “Signatures of superconductivity near 80 K in a nickelate under high pressure,” Nature 621, 493 (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06408-7.
5. Independent counterpoint: RIKEN preprint arXiv:2604.13875 (no superconductivity observed in La2NdNi2O7 up to 20 GPa).
6. Field review: “Recent progress in nickelate superconductors,” National Science Review (via EurekAlert!, October 2025). https://www.eurekalert.org/news-releases/1103796
Traduit par Lydie