Dans un laboratoire, un pot de sel banal a permis de résoudre un casse-tête que les physiciens poursuivaient depuis vingt ans.
Une équipe internationale de chercheurs vient de créer pour la première fois des nanotubes métalliques stables en disulfure de niobium, un matériau connu pour ses propriétés supraconductrices. L’ingrédient-clé de cette prouesse ? Le chlorure de sodium, autrement dit… du sel de table.
L’idée semble saugrenue, pourtant elle fonctionne. En introduisant une infime quantité de sel au moment critique de la synthèse, les chercheurs ont provoqué un repli atomique inédit : le métal s’est littéralement enroulé sur lui-même pour former de minuscules tubes parfaitement réguliers, des milliards de fois plus fins qu’un cheveu humain !
Lire aussi :
- Les Etats-Unis battent un record mondial et réussissent un tour de force en informatique quantique avec une milliseconde de cohérence atteinte pour un qubit
- À la poursuite de la supraconductivité à température ambiante : un rêve bientôt réalité ?
Du sel de cuisine pour fabriquer des nanotubes métalliques : une avancée atomique ?
Les nanotubes, ce sont des cylindres formés d’une seule couche d’atomes. À cette échelle, la matière cesse d’obéir aux règles classiques.
Un tube de quelques nanomètres peut être plus résistant que l’acier, plus léger que le plastique, et conduire le courant sans presque aucune perte.
Depuis les années 1990, les scientifiques savent en fabriquer à base de carbone (nanotubes de carbone) ou d’isolants comme le nitrure de bore.
Mais les nanotubes métalliques, capables d’allier conductivité, supraconductivité et magnétisme, restaient introuvables. Le métal refusait obstinément de se plier en cylindre.
C’est là que le sel entre en scène. Son rôle : perturber légèrement la surface du matériau, juste assez pour que les couches de disulfure de niobium (NbS₂) s’enroulent au lieu de se répandre en feuillets. Une manipulation fine, qui a nécessité des années d’essais et de modélisations.
Le niobium : un métal d’exception
Le niobium, utilisé dans les accélérateurs de particules et les IRM, a un comportement fascinant : à basse température, il devient supraconducteur, c’est-à-dire qu’il laisse passer le courant sans résistance.
En l’associant au soufre pour former le disulfure de niobium, les chercheurs savaient qu’ils disposaient d’un matériau à fort potentiel électronique.
Le défi était d’obtenir la même stabilité à l’échelle atomique dans un tube mille fois plus petit qu’un globule rouge. En s’appuyant sur des modèles de nanotubes en carbone et en nitrure de bore, les chercheurs ont réussi à utiliser ces derniers comme moules pour guider la formation des tubes métalliques.
Résultat : des nanotubes à double paroi, deux cylindres imbriqués comme des poupées russes, séparés par quelques atomes seulement.
Cette configuration permet aux électrons de se déplacer entre les couches, stabilisant la structure et créant un effet de mini-condensateur à l’échelle atomique.
Une structure parfaite pour les futures puces quantiques
L’un des grands défis de la nanoélectronique est la régularité. À cette échelle, le moindre défaut de surface provoque des pertes d’énergie et du bruit électronique.
Les nouveaux nanotubes, parfaitement lisses et uniformes, contournent ce problème : ils offrent une conduction prévisible et stable, idéale pour des circuits quantiques ou des capteurs ultra-rapides.
Selon Slava Rotkin, chercheur à la Penn State Materials Research Institute, « ce que nous avons maintenant, ce sont des coquilles métalliques qui peuvent, en principe, présenter des phénomènes tels que la supraconductivité et le magnétisme, impossibles dans les versions isolantes ou semi-conductrices. Les anciens nanotubes de carbone semi-métalliques ne montraient ni supraconductivité ni ferromagnétisme en raison de leur faible densité électronique ».
Des applications qui s’étendent du smartphone au quantique
Les nanotubes de disulfure de niobium pourraient transformer plusieurs domaines :
- l’électronique à grande vitesse, en réduisant la résistance des interconnexions ;
- les câbles supraconducteurs, plus légers et plus efficaces pour transporter l’énergie ;
- les calculateurs quantiques, où ces tubes pourraient servir de canaux d’information ultra-purs.
Leur diamètre, mesuré en milliardièmes de mètre, leur permettrait de remplacer certains composants en silicium, tout en consommant beaucoup moins d’énergie.
Suite donnée à l’expérience
L’équipe, qui regroupe des chercheurs des États-Unis, du Japon et de Corée, a publié ses résultats dans la revue ACS Nano.
Elle prévoit désormais d’étudier la façon dont ces tubes réagissent à des champs magnétiques ou à des températures extrêmes ,une étape essentielle avant de les intégrer dans des circuits électroniques réels.
En attendant, l’Histoire retiendra que la solution tant attendue à un problème vieux de 20 ans était là sous nos yeux depuis le début, dans un innocent pot de sel « la baleine » !
Source :
Metallic NbS2 One-Dimensional van der Waals Heterostructures (en français « Hétérostructures unidimensionnelles de van der Waals à base de NbS₂ métallique »),
Wanyu Dai et al,
Publié le 04 septembre 2025 dans ACS Nano.
DOI: 10.1021/acsnano.5c11180
