DS10 - Défi de tous les savoirs

Dynamiques hors équilibre et des intéractions électron-réseau dans les supraconducteurs au fer – IRONIC

IRONIC: Dynamiques hors équilibre et des intéractions électron-réseau dans les supraconducteurs au fer

Le projet IRONIC, dans la catégorie “Défi de tous les savoirs” du PRCI franco-allemand, est un projet de science fondamentale en théorie de la matière condensée portant sur les supraconducteurs à base de fer (FeSC) qui ont été récemment découverts.

Objectifs globaux, verrous scientifiques

Les objectifs scientifiques du projet sont les suivants : (i) Nous notons que la théorie dans ce domaine n’est pas assez développée alors qu’il y a eu plusieurs développements expérimentaux intéressants concernant la technique pompesonde pour étudier ces systèmes. Un objectif serait de faire avancer notre compréhension théorique des résultats de cette <br />technique et d’extraire des informations microscopiques. (ii) Le deuxième objectif vise l’étude des effets des couplages électron-réseau non-conventionnels sur les propriétés magnétique, nématique et supraconductrice.

Standard methods of manybody physics are used in conjunction with phenomenological descriptions, such as the DECP mechanism for coherent phonon generation using femtosecond laser pulses.

1. The main result for the moment is the finding that electron-lattice coupling has a profound effect on nematic quantum criticality in the iron based systems.

The above physics follows from rather general considerations of an elastic medium, and therefore has applications beyond the iron based systems.

1. I. Paul and M. Garst, Phys. Rev. Lett. 118, 227601 (2017).
2. D. Mou, et al, Phys. Rev. Lett. 117, 277001 (2016).
3. D. D. Scherer, et al, Phys. Rev. B 94, 180405(R) (2016).
4. M. N. Gastiasoro, et al, Nature Commun. 8, 14317 (2017).

Le projet IRONIC, dans la catégorie “Défi de tous les savoirs” du PRCI franco-allemand, est un projet de science fondamentale en théorie de la matière condensée portant sur les supraconducteurs à base de fer (FeSC) qui ont été récemment découverts. Les deux porteurs du projet (i) Indranil PAUL du Laboratoire MPQ, Université Paris Diderot, France, et (ii) Ilya EREMIN de Ruhr-Universität Bochum, Allemagne dont les compétences sont complémentaires, ont une riche expérience de recherche dans le domaine des systèmes électroniques fortement corrélés, et en particulier des FeSC.

Découverts en 2008, ces matériaux présentent une phase supraconductrice à une température aussi élevée que 55 K et, par conséquent, ils sont étudiés de manière intense partout dans le monde. Leur diagramme de phase en température et dopage est riche, avec des phases magnétique et nématique en plus de la phase supraconductrice. Il est bien connu maintenant que le magnétisme et la supraconductivité provenant des degrés de liberté électronique sont affectés par des déformations variées du réseau cristallin. Ce couplage électron-réseau présente une complexité supplémentaire, en plus de celle due à l’interaction électron-électron qui rend la compréhension microscopique de ces systèmes un grand défi. L’objectif du projet IRONIC est de réaliser des recherches théoriques bien définies afin de quantifier les différents types de couplage électron-réseau dans ces matériaux et de mieux comprendre le rôle de ces couplages dans l’établissement de phases magnétiques et supraconductrices. Le bénéfice à long terme de la recherche proposée ici est qu’une fois bien cerné, le couplage électron-réseau peut, en principe, être contrôlé pour augmenter la température de transition supraconductrice Tc.

Les objectifs scientifiques du projet sont les suivants : (i) Nous notons que la théorie dans ce domaine n’est pas assez développée alors qu’il y a eu plusieurs développements expérimentaux intéressants concernant la technique pompe-sonde pour étudier ces systèmes. Un objectif serait de faire avancer notre compréhension théorique des résultats de cette technique et d’extraire des informations microscopiques telles que celles liées au couplage électron-réseau et à la phase magnétique exotique qui ne brise pas la symétrie C4. Cet objectif sera atteint grâce à l’approche Landau-Ginzburg fondée sur des symétries ainsi que l’approche plus microscopique comme celle des équations dynamiques de Bloch. (ii) Le deuxième objectif vise l’étude des effets des couplages électron-réseau non-conventionnels sur les propriétés magnétique, nématique et supraconductrice.
L’originalité du projet consiste en le sujet concerné. Il y a très peu de travaux théoriques sur la modélisation des données de pompe-sonde dans ce domaine de recherche. De même, les effets des couplages électron-réseau inhabituels sur les phases magnétique, nématique et supraconductrice des FeSC restent largement inexplorés d’un point de vue théorique, même s’il existe de grandes évidences d’expériences de telles interactions.

Le projet est divisé en trois tâches et six sous-tâches. Chacun des deux coordinateurs est chargé de trois sous-tâches qui vont être accomplies avec la participation de deux doctorants financés par le projet : un du côté français et un autre du côté allemand. Le projet demande plusieurs types d’expertise et les compétences des deux partenaires sont complémentaires afin de satisfaire ce qui est exigé. De plus, leur collaboration qui a déjà donné ses fruits, témoigne de la bonne synergie entre eux.

Coordinateur du projet

Monsieur Indranil PAUL (Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LMPQ Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques
Ruhr-Universitaet Bochum Institute for Theoretical Physics

Aide de l'ANR 163 375 euros
Début et durée du projet scientifique : novembre 2015 - 36 Mois

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