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Les pnictures : un mille feuille de supraconducteur et de matériau magnétique

26 juin 2012

LPS - UMR 8502

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Le magnétisme ne fait pas bon ménage avec la supraconductivité, qui disparaît en présence d’un champ magnétique trop important. Pourtant, un des composés supraconducteurs à base de Fer, de la famille des pnictures, est à la fois un bon supraconducteur et simultanément un excellent aimant. Des physiciens du Laboratoire de Physique des Solides (LPS - CNRS / Univ. Paris Sud) ont résolu le paradoxe en analysant des matériaux élaborés dans des laboratoires allemands d’Augsburg et Stuttgart. Seule une petite partie du matériau est en réalité supraconductrice. Le matériau a une structure feuilletée où des couches supraconductrices épaisses de seulement quelques nanomètres, alternent avec d’épaisses couches magnétiques. Ce travail fait l’objet d’une publication dans la revue Physical Review Letters.

Pour parvenir à leurs fins, les physiciens du LPS ont analysé des échantillons d’un composé supraconducteur de Rubidium, Sélénium et Fer à l’aide de la résonance magnétique nucléaire. Cette méthode permet d’analyser l’échantillon dans son volume en déterminant l’environnement magnétique des atomes de Rubidium et de Sélénium. Ces mesures mettent en évidence la présence de deux phases séparées : une phase antiferromagnétique et une phase supraconductrice. Elles permettent aussi de déterminer la composition de la phase supraconductrice qui est très proche de celle des autres familles de pnictures supraconducteurs. Les électrons du feuilletage supraconducteur ont finalement des comportements semblables aux autres pnictures. C’est l’assemblage en fines couches alternées qui fait l’originalité de ces matériaux et avait trompé les physiciens jusque là. Une question se pose maintenant : pourquoi ce matériau pousse-t-il ainsi de façon naturelle, en reproduisant une structure en couches qui rappelle les hétérostructures au cœur de l’électronique moderne ?

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Des supraconducteurs (pastilles noires) et des aimants (pastille métallique) se repoussent habituellement, et ne font pas un bon mille-feuille !
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Dans le mille-feuille découvert dans les pnictures, la couche feuilletée est supraconductrice, et la crème pâtissière magnétique, mais chaque couche fait seulement quelques nanomètres d’épaisseur !

En savoir plus

NMR in the 245 iron-selenides Rb0.74Fe1.6Se2 : Phase separation between an antiferromagnet and a superconducting Rb0.3Fe2Se2, Y. Texier1, J. Deisenhofer2, V. Tsurkan2,3, A. Loidl2, D. S. Inosov4, G. Friemel4, J. Bobroff1 Phys.Rev.Lett., 108, 237-002 (8 juin 2012)

Voir le site du groupe de recherche

Contact chercheur

Julien Bobroff , enseignant-chercheur
Yoan Texier, doctorant

Informations complémentaires

1Laboratoire de Physique des Solides

2Experimental Physics V, Center for Electronic Correlations and Magnetism, University of Augsburg, Germany

3Institute of Applied Physics, Academy of Sciences of Moldova, Chişinău, Republic of Moldova

4Max Planck Institute for Solid State Research, Heisenbergstraße 1, Stuttgart, Germany

Contacts INP

Jean-Michel Courty,
Catherine Dematteis,
Karine Penalba,
inp-communication cnrs-dir.fr