Ce qui s’annonçait comme le feuilleton scientifique de l’été, voire de la fin d’année, n’aura été qu’un feu de paille. Après un mois d’effervescence scientifique autour du LK-99, un matériau présenté comme supraconducteur à température ambiante par ses créateurs, l’émoi retombe. Les nombreuses tentatives de reproduction de l’expérience initiale, effectuées par des équipes de recherche du monde entier, aboutissent à une conclusion formelle : le LK-99 n’est pas supraconducteur. Pire, c’est un isolant.
La publication sur l’archive ouverte arXiv, le 22 juillet, par l’équipe de Sukbae Lee et Ji-Hoon Kim du Quantum Energy Research Centre, une entreprise privée basée à Seoul, avait pourtant fait l’effet d’une bombe. Dans leur article – qui n’est pas passé par un comité de lecture indépendant – ceux-ci affirmaient que leur matériau constitué de cuivre, de plomb, de phosphore et d’oxygène était supraconducteur à pression ambiante et jusqu’à une température de 127° Celsius. Une potentielle rupture majeure. Et un Nobel en ligne de mire. Si, et seulement si, ces affirmations s’avèraient exactes.
Ferromagnétisme et imperfections
Très vite, la recherche ouverte fait son œuvre. Les instructions pour reproduire le LK-99 en laboratoire sont complètes – contrairement à celles d’un autre matériau prétendument supraconducteur présenté plus tôt dans l’année. De nombreuses équipes de recherche se penchent sur la question. Tout aussi vite, des doutes émergent. Après des dizaines d’essais, tous non-concluants, la communauté scientifique se résigne.
Les chercheurs coréens ont basé leur affirmation sur deux propriétés de leur matériau : sa capacité à léviter au-dessus d’un aimant et une baisse brutale de sa résistance électrique sous une certaine température. Deux caractéristiques propres aux supraconducteurs. Mais que les équipes tierces rapprochent finalement à d’autres phénomènes. La lévitation d’un échantillon du LK-99 a ainsi été expliquée par le simple ferromagnétisme – celui qui permet à un aimant de se coller à la paroi d’un réfrigérateur par exemple.
Reste à expliquer la très faible résistance électrique du matériau, divisée par 10 en certains points de l'échantillon lorsque celui-ci est refroidi à moins de 104,8°C. «Je me suis dit, attendez une minute, je connais cette température», raconte Prashant Jain, chimiste à l’université Urbana-Champaign de l’Illinois, dans un article sur le site de la revue Nature. Il s’agit en fait de la température à laquelle le sulfure de cuivre – présent sous forme d’impuretés dans les échantillons analysés – change de phase. Et voit sa résistance électrique chuter.
Une autre étude, menée par une équipe aux Etats-Unis et en Europe, a ajouté aux observations expérimentales un travail théorique démontrant que la structure même du matériau l’empêche de présenter des caractéristiques supraconductrices. De fait, LK-99 est tout l’opposé : un isolant. Parvenus à synthétiser un échantillon dépourvu d’impureté, des chercheurs de l’institut allemand Max Planck à Stuttgart le confirment. Et concluent dans le même temps que le phénomène de lévitation observé en Corée était, lui aussi, dû aux impuretés de sulfure de cuivre.
Nul doute que cette saga estivale va finir en cas d’école. Surtout, elle rappelle l’importance de la reproductibilité dans la recherche scientifique. Ainsi, alors que certains matériaux attendent depuis près de 40 ans de voir leur supraconductivité démontrée, le LK-99 a pu être reproduit et analysé en quelques semaines. Et si les résultats des travaux contradictoires ne sont certainement pas au goût de ses inventeurs, ils auront permis de faire avancer la connaissance à une vitesse rare pour la recherche fondamentale. Preuve de l’efficacité de la science ouverte.
