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Supraconducteurs à haute température critique

La supraconductivité constitue l’un des rares phénomènes physiques où la mécanique quantique se manifeste au niveau macroscopique. Elle fut découverte en 1911, par H. K. Onnes dans les métaux conventionnels (la plupart des métaux deviennent supraconducteurs à très basse température). Il fallu presque 50 années d’efforts de recherche soutenus afin de formuler la théorie BCS (pour J. Bardeen, L. Cooper et J. Schrieffer ses fondateurs) qui modélise l’origine microscopique de la supraconductivité. La théorie BCS décrit la supraconductivité comme une condensation de paires d’électrons, nommées paires de Cooper. La formation d’une paire de Cooper s’effectue au travers d’un échange de phonons entre deux électrons. Dans un supraconducteur BCS, l’interaction électron-phonon joue ainsi un rôle déterminant dans le mécanisme de la supraconductivité. En 1986, Bednorz et Müller découvrirent un nouveau genre de supraconducteurs : les cuprates. Au moment de leur découverte, la température critique (Tc, température en-dessus de laquelle le matériau devient supraconducteur) maximale alors connue était d’environ 20 K, dans un alliage à base de Niobium. Les cuprates supraconducteurs ont très vite après leur découverte atteint des températures critiques de l’ordre de 100 K, bien plus grande que dans les supraconducteurs BCS conventionnels connu jusqu’alors (et les cuprates furent ainsi baptisés “supraconducteurs à haute température critique”). La plus haute Tc connue aujourd’hui est de 164 K, et a été mesurée dans un membre de la famille des cuprates. Des températures critiques si élevées, combinées à d’autres facteurs comme le fait que le cuprate non-dopé est un isolant de Mott (loin de la physique des métaux conventionnels), ont amené la communauté à douter que la théorie BCS soit adaptée pour décrire la mécanisme de formation de paires de Cooper dans les cuprates. Une course effrénée fut alors lancée afin d’imaginer d’autres théories pouvant donner naissance à la supraconductivité dans ces systèmes. Cette course continue encore aujourd’hui, les cuprates résistants depuis 25 ans maintenant à toute tentative de compréhension globale. Cependant, le rythme de la course semble s’être accélérée ces dernières années grâce à un ensemble de découvertes surprenantes. Pour en apprendre davantage sur quelques de ces découvertes et sur le rôle que jouent les champs magnétiques intenses dans cette quête, prière de cliquer sur un les liens plus bas.

 

Membres de la thématique :

Membre permanent : Cyril Proust, Baptiste Vignolle, David Vignolles

Postdoc : David Le Boeuf

Doctorant : Sven Baddoux, Stéphane Lepault

Anciens membres : Cyril Jaudet (doctorant), Julien Levallois (doctorant)

 

Liens externes sympa :

http://www.cnrs.fr/supra2011/

http://www.supraconductivite.fr/fr/index.php

 

Plus d’informations :

Les supraconducteurs : leur rôle aujourd’hui et pourquoi les étudier


Les cuprates : diagramme de phase


Les champs magnétiques intenses pour étudier les cuprates : pourquoi ?


Quelques résultats obtenus au LNCMI-Toulouse : la surface de Fermi des cuprates dopés en trous