Des Electrons et Leurs Interactions aux Conditions Extrêmes – DELICE

L'étude des systèmes électroniques à fortes corrélations électroniques est un enjeu majeur pour la physique de la matière condensée. On y trouve un vaste panel de phénomènes physiques fascinants, tels que la supraconductivité, le métamagnétisme ou les transitions métal-isolant. Selon la nature du matériau, un champ magnétique intense peut avoir différents effets sur l'état fondamental du système. Dans le cas des supraconducteurs, il révèle l'état normal, un sujet très débattu dans les supraconducteurs à haute température critique (SHTc). Dans le bismuth, l'observation récente d'anomalies au-delà de la limite quantique a ouvert un nouveau pan de sujet de recherche et pousse à se questionner sur la fractionnalisation des électrons à 3 dimensions. Dans les fermions lourds, un champ magnétique peut induire une transition de phase quantique entre un état antiferromagnétique et un état paramagnétique polarisée. L'objectif de notre projet est de créer un groupe de recherche reconnu au niveau international dans le domaine des systèmes électroniques fortement corrélés sous conditions extrêmes, notamment sous champ magnétique intense. Les 3 partenaires basés à Toulouse, Paris et Grenoble ont déjà initié une collaboration fructueuse les années passées. Ils sont experts du transport électronique et en particulier de la thermoélectricité. Ensemble, nous définissons 4 grandes lignes de recherche : i) Ordre en compétition et l'état normal des supraconducteurs haut Tc L'observation récente d'oscillations quantiques dans des cuprates sous-dopés a été une découverte majeure. Elle a permis de mettre en évidence une surface de Fermi composée de petites poches, contrairement à la grande orbite détectée par d'autre technique du côté sur-dopé, mettant en évidence un changement de topologie de la surface de Fermi. Bien que cette découverte ouvre un nouveau champ d'investigation pour les SHTc, elle ne représente qu'un point de départ et d'autres travaux sont nécessaires pour répondre à ces questions précises : A quel dopage apparaissent les petites poches ? Quelle est l'origine microscopique de ces petites poches ? Existe-t-il un ordre statique ou dynamique en compétition avec la supraconductivité qui serait à l'origine d'une reconstruction de la surface de Fermi ? Quelle est la relation entre la supraconductivité et cette reconstruction ? ii) Semi-métaux au delà de la limite quantique La fractionnalisation des électrons est un paradigme bien connu dans la physique contemporaine de la matière condensée. Comment les électrons dans un métal 3D ultra-pur se comportent ils lorsque un champ magnétique intense les poussent dans le dernier niveau de Landau ? De façon surprenante, aucune étude expérimentale n'avait jusqu'alors tenté de répondre à cette question. Est-ce que les propriétés de transport de bismuth se comportent comme dans un liquide de Luttinger au-delà de cette limite quantique ? Quel est l'effet associé aux électrons de Dirac dans les propriétés de transport de l'alliage Bi1-xSbx. L'acquisition d'une bobine vectorielle est nécessaire pour répondre à ces questions. iii) Criticalité quantique dans les systèmes à fermions lourds polarisés Dans quelle mesure les fermions lourds près d'un point quantique critique se comportent comme un liquide de Fermi? Pourquoi, dans de tels systèmes, la supraconductivité apparaît près d'instabilité magnétique ? Des études récentes de la nouvelle famille de fermions lourds CeMIn5, ont permis d'obtenir de nouvelles informations à ce sujet. L'observation récente de la supraconductivité réentrante dans URhGe permet d'espérer d'observer de nouveaux phénomènes similaires dans les systèmes à fermions lourds. Nous souhaitons continuer nos investigations dans ces systèmes en étudiant la phase polarisée par un champ magnétique intense. iv) Signature thermoélectrique des fluctuations supraconductrices L'ordre à longue portée supraconducteur est détruit au dessus de la température de transition. Cependant, des fluctuations p