– NEMSICOM

Ce projet regroupe trois équipes, actuellement réparties sur 5 laboratoires. Dès 2007, les partenaires 4 et 5 feront partie du même laboratoire, l'Institut Néel. De même les 2 composantes de l'équipe RMN doivent se regrouper au LCMI durant l'execution du projet. Vingt ans après la découverte des supraconducteurs à haute température critique (SHTc), les systèmes d'électrons fortement corrélés sont toujours au premier rang des problèmes en physique du solide. Bien qu'une compréhension globale des propriétés des SHTc soit encore loin d'être atteinte, les études, tant expérimentales que théoriques, de ces oxydes de cuivre ont mis en évidence tout un nombre de problèmes qui peuvent être étudiés plus facilement dans des systèmes modèles « simples » : le magnétisme quantique et les systèmes de type « liquide de spin », le rôle des points critiques quantiques dans la genèse de nouveau états quantiques fondamentaux, la supraconductivité exotique de symétrie d et/ou les supraconducteurs bidimensionnels, ou encore l'effet du dopage en porteurs de charge dans d'autres systèmes magnétiques de basse dimension, comme les cobaltites par exemple. Notre but est de contribuer à une compréhension microscopique de ces problèmes, en utilisant des techniques complémentaires, telles que la RMN, la diffusion de neutrons, les mesures d'effet torque et la calorimétrie en courant alternatif. En ce qui concerne le magnétisme quantique, nous allons nous concentrer sur les transitions induites par le champ magnétique, comme la condensation de Bose-Einstein des magnons, les plateaux d'aimantation, et plus généralement la détermination des diagrammes de phase H-T dans les liquides de spin. Ces transitions de phase provoquées par un champ magnétique extérieur H représentent un terrain de jeu idéal pour les études expérimentales et théoriques de bosons en forte interaction. Nos groupes de RMN et de neutrons ont déjà acquis une forte expérience dans ce domaine, mais de larges restent à explorer et l'étude des mêmes échantillons par les quatre techniques mentionnées ci-dessus devrait être extrêmement profitable à la description microscopique de ces systèmes. Ce domaine est très actif sur le plan international, et nous avons d'excellents contacts avec des théoriciens en France, en Suisse et au Japon. Pour la supraconductivité exotique, nous allons nous concentrer sur l'étude de la phase Fulde-Ferrell-Larkin- Ovchinnikov (FFLO), qui peut apparaître près du champ critique Hc2 dans les supraconducteurs sujets à la limite de Pauli, en particulier les supraconducteurs quasi 2D avec H parallèle aux plans de conduction. La transition entre la phase supraconductrice « normale » et la phase FFLO est aussi une transition de phase quantique critique induite par le champ. Les études microscopiques de cet état fondamental quantique, qui implique une modulation incommensurable du paramètre d'ordre supraconducteur, sont juste en train de démarrer dans notre groupe. La question de la supraconductivité inhomogène, c'est-à-dire l'appariement d'une population de spin non compensée, est hautement débattue en ce moment [voir par exemple Science, 311, 492 and 503 (2006)]. Trois systèmes au moins seront explorés : CeCoIn5, kappa-(BEDT-TTF)2Cu(NSC)2 et lambda-(BETS)2 FeCl4. Notre intérêt pour les cobaltates est plus directement relié aux problèmes soulevés par les SHTc. Ces oxydes lamellaires intercalés avec du sodium (ou d'autres métaux alcalins) sont connus depuis des années comme matériaux d'électrodes pour des batteries solides. Cependant, on peut les voir comme des systèmes magnétiques dopés en porteurs de charges, à l'instar des SHTc. Toutefois, une différence significative réside dans la géométrie triangulaire, donc sujette à la frustration, du sous réseau de magnétique (de cobalt). Notre objectif est de mieux comprendre les effets conjugués des corrélations électroniques, des ordres de charge et des odres ioniques dans ces systèmes. La compréhension microscopique est une éta.