La supraconductivité, l’attraction du froid

Episode 19 : Zeste de science présente les films d'archives du CNRS. Ce deuxième épisode d'Ecorce de recherche propose un plongeon dans la recherche scientifique du siècle dernier. Grâce à l'invention du microscope métallurgique, des chercheurs du Laboratoire de Physique des Solides de Meudon Bellevue peuvent observer en 1964 l'effet d'un champ magnétique variable sur des cristaux métalliques. Comment créent-ils ce champ ? A l'aide de ferrofluides et d'une bobine. Ils constatent alors des…

En étudiant le mercure à la température de l'hélium liquide, - 269°C, Heike Kamerlingh Onnes découvrait le 08 avril 1911, un nouveau phénomène physique surprenant : la supraconductivité ! Ce phénomène se traduit par deux effets remarquables. Non seulement un supraconducteur conduit le courant électrique de façon parfaite, mais en plus, il expulse les champs magnétiques et fait léviter les aimants. Cent ans après sa découverte, la supraconductivité reste une grande énigme. Elle…

Face à l'accélération de la production de données numériques, nous avons besoin de disques durs et de systèmes de stockage plus performants et moins énergivore. À l'Institut Jean Lamour (IJL) de Nancy, les chercheurs disposent d'un tube de 70 mètres de long sous ultravide nommé DAµM (Dépôt et Analyse sous Ultravide de nano Matériaux), utilisé pour créer de nouveaux nanomatériaux magnétiques. Parallèlement, des recherches sont menées pour créer des lasers capables de coder et décoder des données…

Un courant électrique alternatif engendre une induction électromagnétique dans son voisinage. Cette induction crée un courant induit dans tout corps conducteur placé dans ce champ magnétique. Ce corps est alors soumis à un échauffement (effet Joule) et à des forces électromagnétiques de répulsion. Si la fréquence du courant inducteur est suffisamment élevée, le courant induit est limité à la périphérie du corps : c'est l'effet de peau. Les applications immédiates de ce phénomène sont donc l…

Introduction synthétique aux suspensions magnétiques colloïdales stables connues sous le nom de ferrofluides : constitution, propriétés générales, applications. La structure du ferrofluide est mise en évidence par examen au microscope électronique. Les propriétés sont illustrées par des expériences simples : modification de la surface libre au voisinage d'un champ électrique, lévitation due à la pression magnétique (avec application à la séparation de deux matériaux de densités…

Les matériaux supraconducteurs sont caractérisés par une résistivité nulle au-dessous d'une température critique, ils sont également parfaitement diamagnétiques. L'équipe CNRS du CRISMAT, à Caen, présente les travaux qui la placent à la pointe de la recherche dans le domaine des supraconducteurs. Une expérience de lévitation d'un aimant au-dessus d'une pastille de céramique supraconductrice, portée à la température de l'azote liquide, met en évidence la propriété diamagnétique de…

En étudiant le mercure à la température de l'hélium liquide, - 269°C. Heike Kamerlingh Onnes découvrait, le 08 avril 1911, un nouveau phénomène physique surprenant : la supraconductivité ! Dirk van Delft, directeur du « Museum Boerhaave » de Leiden (Pays Bas), raconte comment la découverte de la supraconductivité s'est produite dans le laboratoire créé par Heike Kamerling Onnes et dédié à la cryogénie. Des précisions utiles sont apportées sur cette journée…

Introduction synthétique aux suspensions magnétiques colloïdales stables connues sous le nom de ferrofluides : constitution, propriétés générales, applications. La structure du ferrofluide est mise en évidence par examen au microscope électronique. Les propriétés sont illustrées par des expériences simples : modification de la surface libre au voisinage d'un champ électrique, lévitation due à la pression magnétique (avec application à la séparation de deux matériaux de densités…

En 2010, le prix Nobel de physique est attribué à André Geim et Konstantin Novoselov pour leur découverte du graphène, matériau bidimensionnel souple aussi résistant et léger que l'acier. Cette animation présente les nombreuses utilisations possibles du graphène, dans des domaines d'applications tels que la mécanique ou l'électronique.

Sur le campus du CNRS de Meudon Bellevue, se trouve le premier grand instrument dédié à la recherche fondamentale en France et dans le Monde, le Grand Électro-aimant de l'Académie des Sciences. Il fut imaginé et conçu par le physicien Aimé Cotton en 1928 et il a fonctionné jusque dans les années 1970. Denis Guthleben, historien des sciences, nous fait partager, grâce à des images d'archives, filmées par des opérateurs de l'ONRSI, les étapes de l'histoire du…

Le grand électro-aimant a été construit pour l'Académie des Sciences, d'après les plans dressés par le professeur Cotton et M. Mabboux, grâce aux fonds provenant de la souscription Nationale de la Journée Pasteur. Après les phases d'usinage effectuées dans les ateliers de Saint-Ouen de la Cie Française Thomson-Houston, l'électro-aimant d'un poids de 120 tonnes a été installé à l'Office National des Recherches scientifiques et Industrielles et des Inventions, à Bellevue.

Par bombardement ionique, on peut créer dans la masse d'un grenat des domaines magnétiques cylindriques appelés bulles. Le déplacement de ces bulles peut être contrôlé par l'action d'un champ magnétique. Tous ces phénomènes sont explicités par des animations : distribution de l'aimantation dans le coeur du grenat et dans la couche implantée, et interactions entre les parois chargées (couche implantée) et les bulles (coeur du grenat). Les bulles et leurs mouvements sont observés…

Le cristal est formé de petits éléments de volume aimantés à saturation par suite des interactions entre spins voisins qui tendent à s'aligner parallèlement. Ces éléments de volume sont appelés domaines magnétiques, les domaines adjacents étant séparés par des zones de transition appelées parois de Bloch. Le film se propose d'étudier la dynamique de ces parois, c'est-à-dire leur déplacements quand le cristal est soumis à un champ magnétique. L'étude expérimentale…