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Fermions lourds en champ magnétique intense

Ces dernières années, on a assisté à un fort regain d’intérêt pour l’étude sous champ magnétique des systèmes à fermions lourds. Les diagrammes de phase établis sous champ ont de nombreuses similitudes avec ceux déjà reportés en fonction de la pression ou du dopage. En effet, l’application d’un champ magnétique est un moyen de réduire le caractère itinérant des électrons f, dont la localisation augmente avec H. Dans les fermions lourds, la transition induite sous champ vers un état polarisé s’accompagne aussi de criticalité quantique et des phénomènes associés (fluctuations ferromagnétiques critiques [6], régime non-liquide de Fermi [7], supraconductivité réentrante [8]).

Les diagrammes de phase typiquement obtenus pour ces systèmes sous champ magnétique sont montrés sur la Figure 2. L’application d’un champ magnétique revient à polariser le système magnétiquement, que l’on soit dans un état fondamental ordonné, en général antiferromagnétique, ou dans un état fondamental paramagnétique et liquide de Fermi. Un caractère non-liquide de Fermi est obtenu au voisinage du champ caractéristique de la transition vers un état polarisé, Hc si l’état initial est ordonné et Hm si l’état initial est liquide de Fermi. L’enjeu de l’étude des fermions lourds sous champ est de déterminer la nature de la criticalité quantique induite sous champ magnétique, et de comprendre l’origine des phénomènes qui y sont induits (non-liquide de Fermi, supraconductivité...). A ce jour, un seul exemple de supraconductivité se développant à une transition de phase quantique induite sous champ magnétique a été découvert (cf. URhGe [8]). La découverte de nouveaux matériaux devenant supraconducteurs sous champ magnétique est un enjeu majeur pour la compréhension de la supraconductivité dite "non-conventionnelle", dont le mécanisme pourrait être lié à des fluctuations magnétiques critiques.

 Figure 2 : Diagramme de phase typique des fermions lourds sous champ magnétique intense

Références :

[6] M. Sato et al., J. Phys. Soc. Japan 70 Suppl. A, 118 (2001) ; J. Flouquet et al., J. Magn. Magn. Mat. 272-276, 27 (2004).

[7] J. Custers et al., Nature 424, 524 (2003) ; Perry et al., Phys. Rev. Lett. 86, 2661 (2001).

[8] F. Levy et al., Science 309, 1343 (2005).

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