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Magnétisme Quantique en Champ Magnétique Intense

Le sujet de stage consiste en l’étude expérimentale d’aimants quantiques de la famille des fermions lourds en champ magnétique intense.

Sujet Détaillé

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Figure : 3D phase diagram of heavy‐fermion systems (p = pressure, H = magnetic field, T = temperature, AF = antiferromagnetism, SC = superconductivity, PM = paramagnetism, etc.)

Le LNCMI Toulouse est aujourd’hui au deuxième rang mondial des records de champ magnétique intense non destructif, avec un record de 99 T et l’objectif d’aller au‐delà de 100 T en 2019. Ces champs magnétiques extrêmes permettent de changer continûment les propriétés fondamentales des aimants quantiques, où une phase de supraconductivité non conventionnelle se développe souvent au voisinage d’une transition de phase quantique. Dans ces systèmes, les électrons ont des masses effectives allant de 100 à 1000 fois celle d’un électron libre, du fait des fortes interactions électroniques elles‐mêmes responsables de la supraconductivité. Dans ce Stage Master 2, des aimants de la famille des fermions lourds seront étudiés par mesure de résistivité électrique dans des conditions extrêmes combinées de très hautes pressions et champ magnétiques intenses. L’objectif sera de déterminer le diagramme de phase 3D d’un système magnétique et supraconducteur. Dans ce projet, l’étudiant travaillera au sein d’une équipe, dans le cadre d’une collaboration entre le LNCMI Toulouse et le CEA Grenoble

Publications liées à ce sujet 1. “Three‐dimensional critical phase diagram of the Ising antiferromagnet CeRh2Si2 under intense magnetic field and pressure“, W. Knafo et al., Phys. Rev. B 95, 014411 (2017). 2. “Field‐induced spin‐density wave beyond hidden order in URu2Si2“, W. Knafo et al., Nature Commun. 7, 13075 (2016

Ce stage pourra être prolongé par une thèse, dans laquelle on approfondira les études démarrées ici en utilisant un large panel d’expériences en champ intense (diffraction des neutrons, aimantation, effet magnétocalorique) en plus des expériences de résistivité sous pression. Le LNCMI bénéficiera (très probablement) d’une bourse ministérielle cette année à laquelle il sera possible de postuler.

Compétences : Bonnes connaissances en physique du solide, magnétisme, supraconductivité Motivation pour des expériences fines sur un sujet complexe et fascinant.

Encadrant : William Knafo Contacts ‐ Tel : +33 5 62 17 29 74 E‐mail : william.knafo@lncmi.cnrs.fr