Après-midi théoriciens du 22-1-2008

L’univers magique des états corrélés de basse dimension

M. Gabay

Observation de propriétés de transport et magnétiques remarquables dans de nombreux matériaux organiques ou inorganiques, à la base isolants.

Transitions de phase métal-isolant; isolant-supraconducteur; paramagnétique- »liquide de spin » en variant la concentration

ou/et l’énergie cinétique électronique.

Observation de diagrammes de phases d’autant plus riches et complexes quedimension de la structure est réduite.

Globalement, le matériau est tridimensionnel, ce qui stabilise un ordre à température finie, mais on parle de composé quasi- 1D ou 2D.

Le caractère isolant résulte de l’influence des interactions coulombiennes. En modifiant localement leur effet (ex. effet de champ), on peut obtenir des transitions dans une région limitée du matériau.

Motivations:

Ouvre la voie à l’élaboration de nouveau composants électroniques.

Le désordre (structurel) est présent et interfère avec le transport et le magnétisme.

Modéliser a minima, mais de façon réaliste

Techniques numériques (adaptées aux système corrélés)

Méthodes analytiques (bosonisation,…, champs esclaves)

La recette:©Réduire la dimension de l’espace

©Incorporer le blanc coulombien au jaune cinétique

©Mettre en température mais veiller à rester dans un état quantique

©Ajouter un zeste de désordre

J’ai une réponse (expérimentale)! Qui a une question (théorique)?

Composés quasi-1D

organique

inorganique

Composé « téléphone » Sr14-x(Cax)Cu24O41

Composés quasi-1D (suite)

Echelles inorganiques

Composés quasi-2D

Cuprates (inorganiques)

Hum…. Voyons, et si j’assemblais des chaînes pour faire des échelles, puis des échelles pour faire des plans puis…

Ladder cupratePlanar cuprate c

a

On sait obtenir les propriétés magnétiques et de transport d’un système 1D

On peut déterminer l’importance des paramètres physiques et construire ainsi un modèle minimal.

Combien d’atomes dans la cellule unité? Quel rôle pour les interactions coulombiennes? Corrélations fortes, ou faibles?

Evolution en fonction de la concentration électronique.

On doit déterminer comment les états 1D sont affectés, lorsqu’on les couple pour former des échelles puis des plans. En particulier, si on les déstabilise, ou s’il apparaît de nouveaux états (thèse P. Chudzinski, fin 2008)

Influence du désordre: un défaut non magnétique fait apparaître du magnétisme! (thèse E. Semel, fin 2006)

Caractéristiques des états corrélés de basse dimension:

Etats collectifs Transport quasi-balistique à faible désordre

Excitations « fractionnaires » Supraconductivité en présence d’interactions électroniques répulsives. Supramagnétivité (liquides de spin) Magnétisme orbital (courants permanents) Transitions isolant-métal et même isolant supraconducteur

· · · · · ·

Encore plus fort: en posant un matériau très isolant (LaAlO3) sur un matériau bien isolant (SrTiO3) on obtient une interface métallique, voire supraconductrice.

Collaborations

Au sein du laboratoire:Avec des membres de l’axe I

En dehors du laboratoire:

+ N. Laflorencie

Comme il se doit, une devinette, pour conclure dans la bonne humeur…..

Comme il se doit, une devinette, pour conclure dans la bonne humeur…..

Quelle est la différence entre un théoricien et un boursicoteur?

Comme il se doit, une devinette, pour conclure dans la bonne humeur…..

Quelle est la différence entre un théoricien et un boursicoteur?

Réponse: …. La lettre S, bien-sûr

Comme il se doit, une devinette, pour conclure dans la bonne humeur…..

Quelle est la différence entre un théoricien et un boursicoteur?

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Le théoricien théorise et le boursicoteur théSorise