Transporter de l'énergie sans aucune perte, voyager dans des trains à lévitation magnétique, faire de l'imagerie médicale (IRM) avec de tout petits appareils : un rêve qui se concrétisera lorsque l'on disposera de matériaux supraconducteur ¹ à température ambiante. Cependant, la température critique record, en dessous de laquelle le matériau devient supraconducteur, n'est que de 160 K ( -113 °C ). Cette nouvelle classe de supraconducteurs, plus faciles et mois coûteux à utiliser, a relancé la course aux températures critiques, dont le but ultime est l'obtention de matériaux supraconducteurs à température ambiante. Mais les chercheurs ont jusqu'ici été limités par des questions fondamentales : quelle est l'origine de cette supraconductivité à l'échelle microscopique ? Comment les électrons se comportent-ils dans ces matériaux ?

Un consensus concernant la compréhension du diagramme de phase (Fig. 1) et l'origine de la supraconductivité dans ces composés fait toujours défaut. Ainsi, de nombreuses études expérimentales et théoriques ont été menées pour tenter de percer le mystère de la supraconductivité à haute température. Cette percée, si elle était réalisée, pourrait ouvrir un jour la voie vers la supraconductivité à température ambiante.

 

Fig. 2

Oscillations quantique de la magnétorésistance dans le composé YBa 2 Cu 3 O 6.5 (gauche). La figure de droite montre la partie oscillatoire de l'aimantation à différentes températures dans le même composé.

Nous proposons d'étendre les mesures de magnéto-transport (effet Shubnikov-de Haas) et d'aimantation (effet de Haas-van Alphen) à différents dopages afin de couvrir le diagramme de phase. Nous serons en mesure de mieux cerner les propriétés électroniques de la phase normale de ces composés, obtenue en détruisant l'état supraconducteur à basse température grâce à un champ magnétique intense. Il s'agit concrètement d'effectuer des mesures de magnétorésistance et d'effet Hall (géométrie à 4 ou 6 contacts électriques) jusqu'à 60 T dans une gamme de température assez large, de 300 K à 100 mK (grâce à un cryostat à dilution en plastique). La technique de mesure d'aimantation est basée sur un cantilever piezo-resistif, sur lequel il s'agit de venir coller un petit échantillon (100*100*20 µm 3 ).

 

Référence :

[1] "Quantum oscillations and the Fermi surface in an underdoped high-Tc superconductor"
N. Doiron-Leyraud, C. Proust , D. LeBoeuf, J. Levallois, J-B Bonnemaison, R. Liang, D.A. Bonn, W.N. Hardy, L. Taillefer, Nature 447 (2007) 565

 

[2] "Electron pockets in the Fermi surface of hole-doped high-Tc superconductors"
D. LeBoeuf, N. Doiron-Leyraud, J. Levallois, R. Daou, J.-B. Bonnemaison, N. E. Hussey, L. Balicas, B.J. Ramshaw, R. Liang, D.A. Bonn, W.N. Hardy, S. Adachi, C. Proust and L. Taillefer, Nature 450 (2007) 533

 

Connaissances et compétences requises:

Expérimentateur
Physique de la matière condensée.

 

1) Matériaux qui n'offrent aucune résistance au courant électrique.