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Résultat scientifique | Matériaux

Electrons fortement corrélés

Une troublante similarité entre iridates et cuprates supraconducteurs


​En étudiant une famille de matériaux à électrons fortement corrélés, les iridates, des chercheurs de l'Iramis ont eu la surprise de mettre en évidence une analogie profonde de ces composés avec les cuprates supraconducteurs à haute température critique (YBaCuO). Outre leur potentiel très prometteur en spintronique notamment, ces matériaux pourraient offrir de précieux indices pour comprendre enfin l'origine de la supraconductivité non conventionnelle des cuprates.
Publié le 24 juillet 2017
​Les iridates tels que Sr2IrO4 ou La2CuO4 sont des matériaux « lamellaires » dont les propriétés peuvent être modulées par un dopage au rhodium. Dans certaines conditions et à basse température, les électrons de conduction restent localisés sur leur atome au lieu de « sauter » sur l'atome voisin. Le matériau devient alors un « isolant de Mott ». Cette transition et d'autres (état supraconducteur ou « liquide de spin ») résultent de différents processus électroniques, classiques et quantiques, parmi lesquels la répulsion électrostatique, le principe d'exclusion de Pauli et  l'interaction relativiste entre la vitesse de l'électron et son spin (couplage spin-orbite). Ces matériaux dits à électrons fortement corrélés offrent de nombreuses perspectives pour l'électronique de spin, les capteurs magnétiques et les supraconducteurs à haute température.

Grâce à des analyses par diffusion de neutrons et à des mesures optiques, les chercheurs ont découvert un nouvel état magnétique commun à  plusieurs iridates. Selon un modèle proposé pour les supraconducteurs à haute température critique, cet état serait engendré par des boucles de courant de la taille de la maille cristalline.

De nombreuses similitudes structurales, électroniques et magnétiques ont été relevées entre les iridates et les cuprates. Elles font tout à la fois progresser la connaissance des solides à électrons fortement corrélés et celle des supraconducteurs non conventionnels.

Ces travaux ont été réalisés au Laboratoire Léon-Brillouin, en collaboration avec le Laboratoire de Physique du solide d'Orsay.

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