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1 Les supraconducteurs s de suprises en surprises titute, Japan hnical Research Inst Railway Tech Julien Bobroff Laboratoire de Physique des Solides, Université Paris-Sud 11 & CNRS Bobroff 2011 Supra2011

2 qu arrive-t-il à la matière quand on la refroidit? Bobroff 2011 Supra2011

3 Musee Boerhaeven Leyden Bobroff 2011 Supra2011 Kammerlingh Onnes

4 Bobroff 2011 Supra2011 Musee Boerhaeven Leyden

5 Leyden, le 8 avril 1911 Musee Boerhaeven Leyden Bobroff 2011 Supra2011

6 Musee Boerhaeven Leyden Bobroff 2011 Supra2011 mercure presqu à zéro

7 Musee Boerhaeven Leyden résistance Bobroff 2011 Supra2011 température

8 Un courant perpétuel p

9 L effet Meissner AIP Bobroff 2011 Supra2011

10 Bobroff 2011 Supra2011 manip en direct

11 Bobroff 2011 Supra2011 l explicationl

12 AIP John Bardeen Léon Cooper Robert Schrieffer AP PS Bobroff 2011 Supra2011

13

14 Les fermions Les bosons énergie ature tempéra

15 Comment faire un boson avec des électrons? L'idée de Cooper à basse température et à haute température

16 Bobroff 2011 Supra2011 Le «condensat» quantique

17 Bobroff 2011 Supra2011 Le «condensat» quantique

18 Effet Meissner

19 Ce qui est remarquable Une fonction d onde quantique sur de grandes distances et l émergence Bobroff 2011 Supra2011

20 Mais la supraconductivité ne devrait pas apparaître au dessus de -240 C Bobroff 2011 Supra2011

21 Avril 1986 Le choc AIP Bobroff 2011 Supra2011

22 Bobroff 2011 Supra2011

23 Le Woodstock de la physique Bobroff 2011 Supra mars 1987, Hilton Hotel, New York

24 Et les années suivantes HgSrCaCuO T C TlPbBaCaCuO BiPbSrCaCuO YBaCuO AIP Hg Pb 3Sn Nb NbN Nb LaSrCuO année Bobroff 2011 Supra2011

25 D où vient la difficulté?

26 Le diagramme de phase Temperature métal étrange Isolant antiferro magnétique Pseudogap Supraconductivité métal normal 0 nombre de trous ajoutés par cuivre

27 Développements théoriques Nouveaux mécanismes pour la supraconductivité et nouveaux états quantiques fluctuations de spin, RVB, cordes, points critiques, paires préformées, condensation de Bose, emboitements, bipolarons Nouveaux états magnétiques Liquides de spin, chaînes, échelles, systèmes frustrés Antiferro magnétisme Supraconductivité Nouveaux états métalliques pseudogap, Liquide de Fermi Marginal, Courants orbitaux, régimes critiques quantiques,

28 Développements expérimentaux La photoémission résolue en angle hv θ e - φ Crystal

29 Développements expérimentaux La photoémission pour mesurer les «surfaces de Fermi» Kordyuk et al Terashima et al. 2008

30 Développements expérimentaux La microscopie-spectroscopie par effet tunnel McElroy et al. Science 2005 La supraconductivité varie à l échelle du nanomètre La supraconductivité varie à l échelle du nanomètre à cause de défauts atomiques

31 Développements récents

32 Scientific American

33 cuprates pnictures

34 cuprates Cu O pnictures As Fe

35 Diagramme de Phase Temperature 400 cuprates Antiferro magnétisme Supraconductivité nombre d électrons ajoutés par cuivre pnictures Antiferro magnétisme Ba(Fe 1-x Co x ) 2 As 2 0 Supraconductivité i nombre d électrons ajoutés par Fer

36 Les pnictures Yuan et al., Nature 2009

37 Propriétés supraconductrices Symétrie du «gap» Supras classiques Cuprates Pnictures - - k y + k y k y k x k x k x

38 Propriétés métalliques Singh et al., PRL 08 5 électrons différents par atome de Fer moins bidimensionnel, plus métallique corrélations intermédiaires plusieurs emboîtements possibles

39 Un exemple de comportement original des pnictures Aima antation Temperature (K) suscept tibilité Temperature (K)

40 Un comportement universel? Cuprates Pnictures AF AF SUPRA SUPRA dopage des plans dopage des plans Supras Organiques Fermions lourds Cobaltites pression x dans CeRh 1-x Ir x In 5 X dans Na x CoO 2 Foo 2003 Lefebvre 2000 Pagliuso 2001

41 Ce qui est original dans les nouveaux supraconducteurs L état t supraconducteur : haute température, petites paires, symétrie... L origine de la supra L état métallique corrélé Bobroff La proximité d une phase magnétique Bobroff 2011 Supra2011

42 Peut-on rendre un liquide supra? Bobroff 2011 Supra2011

43 L'hélium liquide : candidat idéal on refroidit de l hélium dans un «mug» BBC on le refroidit dans une coupelle BBC Bobroff 2011 Supra2011

44 Peut-on rendre un gaz supra? Ketterle MIT Bobroff 2011 Supra2011

45 Bobroff 2011 Supra2011 Les condensats dans des gaz

46 Les condensats dans des gaz bia of British Columb University o Ketterle, Cornell, Wieman, Nobel 2001 hysics 2000 Colorado Ph Distribution des vitesses dans le gaz Bobroff 2011 Supra2011

47 Bobroff 2011 Supra2011 Trois formes de condensats quantiques

48 Les recherches en supraconductivité Physique fondamentale Chimie nouveaux matériaux nouveaux supras, électrons corrélés, condensats, suprafluides,... Nanophysique supra au nano dispositifs ordinateurs quantiques oxytronique Applications éléctrique, énergies, médical, accélérateurs, transport,... Bobroff 2011 Supra2011

49 Bobroff 2011 Supra2011 Applications

50 Nexans Bobroff 2011 Supra2011

51 Le projet SupraDesign

52

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54 Bobroff 2011 Supra2011

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