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Couplage entre magnétisme et supraconductivité

Le couplage entre magnétisme et supraconductivité est au cœur de la problématique des électrons très fortement corrélés. En particulier, il est connu depuis plus de vingt ans que supraconductivité et magnétisme coexistent dans les matériaux à fermions lourds. Dans ces systèmes, la supraconductivité et la très grande masse effective des électrons, qui vaut typiquement 100 à 1000 fois celle d’un électron libre, résultent toutes deux de la proximité d’une transition de phase magnétique quantique et des fluctuations magnétiques critiques associées. Les fluctuations magnétiques quantiques jouent probablement un rôle central pour la formation des paires de Cooper supraconductrices. Dans les organiques ainsi que les nouveaux supraconducteurs à base de fer, une situation assez similaire est obtenue, puisqu’un état supraconducteur se développe aussi au voisinage d’une transition de phase magnétique quantique. La compréhension du lien entre magnétisme et supraconductivité dans ces matériaux devrait nous éclairer quant à la nature de certains des ingrédients nécessaires pour développer une supraconductivité à haute température, comme celle observée dans les cuprates dit supraconducteurs à haute Tc, et peut-être ouvrir une route vers la supraconductivité à température ambiante. La récente découverte d’un cas de réentrance de la supraconductivité au voisinage d’une transition magnétique induite sous champ dans le ferroaimant URhGe confirme l’intime relation entre magnétisme et supraconductivité dans les fermions lourds.

Fig. : (gauche) Diagramme de phase de l’antiferro-aimant à fermions lourds CeRh2Si2 sous pression [9]. (droite) Diagramme de phase de phae du supraconducteur à base de fer Ba(Fe1−xCox)2As2 [10].

Références

[9] S. Araki et al., J. Phys. : Condens. Matter 14, L377 (2002).

[10] F. Hardy et al., EPL 91, 47008 (2010).

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