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Un paramètre d’ordre pour les cuprates

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Découverte en 1911 par le physicien néerlandais Kamerlingh Onnes, la supraconductivité a immédiatement suscité un grand engouement car elle présageait de considérables applications sur la base d’une de ses propriétés fondamentale, l’absence de résistance électrique en dessous d’une certaine température (quelques Kelvin). Dans ce nouvel état de la matière, les électrons s’apparient pour former ce qu’on nomme des paires de Cooper.

Il y a 20 ans la physique bien comprise des supraconducteurs dits conventionnels a été révolutionnée par la découverte de la supraconductivité dans les oxydes de cuivres (cuprates) à des températures bien plus élevées (température de l’azote liquide, 77K).

Depuis, la détermination du paramètre d’ordre, c’est-à-dire de la grandeur physique qui caractérise l’état supraconducteur et qui s’annule au dessus de la température critique (lorsque la supraconductivité disparaît) reste un débat majeur.

Dans les supraconducteurs dits conventionnels tels l’aluminium, l’étain ou le plomb, le paramètre d’ordre est l’énergie de liaison des paires de Cooper appelé « gap supraconducteur ».

Dans les cuprates, le gap supraconducteur est anisotrope dans l’espace des phases et figure un trèfle à 4 pétales. Il possède des ventres sur les axes et des nœuds le long des diagonales.

Les récents travaux de l’équipe SQUAP du laboratoire MPQ sur les cuprates par diffusion inélastique de la lumière sur les électrons supraconducteurs (effet Raman électronique) ont révélé que le paramètre d’ordre des cuprates contrairement à toute attente se situe dans la région de l’espace des phases ou l’énergie de liaisons des paires de Cooper (c’est-à-dire le gap supraconducteur) est la plus faible (les nœuds). L’énergie de liaison des paires n’est donc pas le bon paramètre d’ordre pour décrire la supraconductivité dans les cuprates comme c’était le cas des supraconducteurs classiques.

Le paramètre d’ordre des cuprates est localisé, il faut en déterminer à présent l’essence.

Article paru dans Physical Review Letters le 2 septembre:

Phys. Rev. Lett. 101, 097003 (2008)