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Application de la Résonance Magnétique Nucléaire en champ pulsé pour les supraconducteurs à haut Tc

D’importants efforts ont été consacrés au LNCMI pour introduire la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) en champs magnétiques pulsés. Sachant que les champs pulsés non-destructifs vont aujourd’hui jusqu’à 100 T alors que les champs statiques n’excèdent pas 45 T, la RMN en champ pulsé permet potentiellement d’étudier les supraconducteurs à haute température dans des régimes à fort champ jusqu’à présent inaccessibles.

La Fig. (gauche) illustre la méthodologie de la RMN en champ pulsé. Pendant l’impulsion de champ magnétique B0, des impulsions radiofréquences (RF) sont appliquées au circuit LC résonant contenant la bobine “échantillon”. A chaque fois que le champ magnétique atteint la fréquence de Larmor f0 ( f0 = B0  \gamma, \gamma étant le rapport gyromagnétique de l’échantillon), un signal RMN peut être détecté. Le shift en fréquence des spectres des signaux RMN dû à la variation du champ magnétique pulsé peut être corrigé à l’aide des techniques de déconvolution.

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Fig. (gauche) Profil temporel de l’impulsion du champ magnétique et tension RMN détectée (ici noté Rx). La ligne rouge indique la valeur du champ magnétique correspondent à la fréquence f0 et au ratio gyromagnétique \gamma. (droite) Spectres de Fourier de quatre signaux RMN détectés. Les nombres dans la légende représentent les segments, chaque segment contenant une séquence d’échos de Hahn. Le champ décroît du segment 16 au segment 19 avec un taux de 0.2 kT/s.

Récemment nous avons réalisé avec succès des expériences de RMN (63Cu) sur un monocristal de YBCO6.51. Durant une impulsion de champ magnétique pulsé allant jusqu’à 47 T, un train d’impulsions RF de séquences d’échos de Hahn (1ère impulsion 0.8 µs, temps de l’écho 3.9 µs, 2nde impulsion 1.6 µs) a irradié l’échantillon sur des périodes de 200 µs. La température de l’échantillon était de 2.5 K, et le champ magnétique a été appliqué selon l’axe-c. Peu après le champ maximum, et à une vitesse de 0.2 kT/s, nous avons enregistré des échos sur quatre segments voisins. Le spectre présenté sur la Fig. (droite) a été obtenu après déconvolution et transformée de Fourier. Il est la signature de la ligne principale du 63Cu (à comparer avec [1]).

Ces résultats illustrent le potentiel de la RMN en champ pulsé pour l’étude de l’état normal à basse température des cuprates.

Références

1. T. Wu, H. Mayaffre, S. Krämer, M. Horvatić, C. Berthier, W. N. Hardy, R. Liang, D. A. Bonn and M.-H. Julien, Magnetic-field-induced charge-stripe order in the high-temperature superconductor YBa2Cu3Oy, Nature, 477, 191-194

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