SUPERCONDUCTEURS IONIQUES

La matière peut prendre différents états (plasma, gaz, liquide, solide) qui se différencient par leur densité, leur capacité thermique massique et, en particulier, la valeur du coefficient de diffusion des espèces constituantes : atomes, ions, molécules. Les mouvements de ces espèces sont très rapides dans un gaz, beaucoup plus lents dans un liquide, faibles et rares dans un solide où atomes, ions ou molécules occupent une position moyenne bien définie.

Cependant, dans certains solides ioniques, des espèces ont un coefficient de diffusion comparable à ceux que l'on trouve dans les liquides ; des propriétés électriques remarquables en résultent : dans un composé ionique, les porteurs de charges étant les ions eux-mêmes, la conductivité sera proportionnelle à leur coefficient de diffusion. Ces matériaux, aussi bons conducteurs que les électrolytes liquides usuels, sont appelés superconducteurs ioniques ou conducteurs ioniques rapides.

Espèces diffusantes : valeurs du coefficient de diffusion

tableau

Valeurs du coefficient de diffusion pour certaines espèces diffusantes (atomes ou ions). 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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La mise en évidence de ces propriétés est ancienne : dès 1914, C. Tuband et E. Lorenz déterminèrent la conductivité de l'iodure d'argent α. Par contre, le développement d'études scientifiques et technologiques sur ces conducteurs ne commença que vers les années soixante avec la recherche de matériaux pour le stockage et la production d'énergie. En 1968, le dépôt d'un brevet par deux chercheurs de la Ford Motor Company, J. T. Kummer et N. Weber, sur l'emploi de l'aluminate de sodium β, dite alumine β, comme électrolyte solide dans un accumulateur utilisant le couple sodium/soufre marqua le départ d'une compétition entre différents laboratoires universitaires et industriels (General Electric, Ford, Bell Telephone, BrownBoveri, Compagnie générale d'électricité). Une nouvelle impulsion fut donnée en 1978 avec les recherches de bons conducteurs protoniques pour les systèmes de stockage d'énergie utilisant l'hydrogène, et, plus tard, avec le développement de la microionique (c'est-à-dire l'utilisation des techniques de la microélectronique pour la réalisation de dispositifs électrochimiques miniaturis [...]