La supraconductivité dans les nickelates à structure « infinite-layer » constitue l’un des développements majeurs de la physique de la matière condensée de ces dernières années. Découverts en 2019, ces matériaux sont considérés comme des analogues prometteurs des cuprates supraconducteurs et offrent un terrain privilégié pour mieux comprendre les mécanismes de la supraconductivité non conventionnelle. Leur étude reste toutefois limitée par la grande complexité de leur synthèse.

Dans un article récemment publié dans Communications Materials, des chercheurs du Laboratoire Albert Fert présentent une méthode de synthèse simple et particulièrement accessible pour obtenir des films minces de nickelates supraconducteurs de haute qualité. Cette approche repose sur une réduction topotactique induite par le dépôt d’aluminium par pulvérisation cathodique (sputtering), une technique largement répandue dans les laboratoires de dépôts de couches minces.

Concrètement, une fine couche d’aluminium est déposée sur un film mince de nickelate pérovskite (Pr₀.₈Sr₀.₂NiO₃). L’aluminium joue alors le rôle d’agent réducteur : il capte sélectivement les atomes d’oxygène situés aux sites apicaux du réseau cristallin, transformant ainsi le matériau en une phase infinite-layer supraconductrice (Pr₀.₈Sr₀.₂NiO₂). Les chercheurs ont optimisé finement les paramètres du dépôt afin d’obtenir une transformation complète et contrôlée.

Cette méthode permet d’obtenir des films supraconducteurs présentant une température de transition allant jusqu’à 17 K, une valeur comparable à l’état de l’art pour ce composé. Elle présente également plusieurs avantages majeurs par rapport aux techniques conventionnelles utilisant des agents chimiques comme le CaH₂ : une meilleure reproductibilité, un contrôle accru du désordre structural et la possibilité de réaliser la réduction entièrement in situ, sans exposition à l’air.

Au-delà des performances obtenues, l’intérêt principal de cette approche réside dans son accessibilité expérimentale. En s’appuyant sur une technique standard de sputtering, elle abaisse considérablement les barrières techniques à l’entrée et pourrait permettre à un plus grand nombre de groupes de recherche d’explorer la physique des nickelates supraconducteurs. Cette avancée ouvre ainsi de nouvelles perspectives pour l’étude fondamentale de ces matériaux, mais aussi pour leur caractérisation par des techniques sensibles à la surface.

Ce travail a été mené en collaboration avec le Laboratoire de Physique des Solides (LPS) et a bénéficié du soutien de l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) dans le cadre du projet JCJC OxyNicks.

Référence

Accessible synthesis of superconducting nickelates via topotactic reduction induced by aluminum sputter deposition.

Dongxin Zhang, Aravind Raji, Luis M. Vicente-Arche, Alexandre Gloter, Manuel Bibes et Lucía Iglesias
Communications Materials 6, 293 (2025).

Lien open access :  https://www.nature.com/articles/s43246-025-01013-9