UNESCOS — Etats electroniques non conventionnels et ordres de charge versus suparconductivité

Le projet UNESCOS propose l’exploration de nouveaux horizons en physique de la matière condensée basées sur l’interdépendance entre nouveaux états de la matière et supraconductivité dans des systèmes d’électrons fortement corrélés. Comprendre ce phénomène est une étape fondamentale vers la conception et l’élaboration de nouveaux matériaux supraconducteurs à très haute température, offrant de nouvelles solutions technologiques pour la production, le stockage et le transport de l’électricité. En s’attaquant au problème fondamentale de la mystérieuse phase dite de « pseudogap » à partir de laquelle la supraconductivité à haute température se développe dans des oxydes de cuivre supraconducteurs, le projet UNESCOS s’attache à l’étude d’instabilités associées à des ondes de densité de charges non conventionnelles et à l’apparition de supraconductivité pilotée par des phénomènes critiques quantiques. Le projet UNESCOS propose un programme recherche impliquant des physiciens du LNCMI, du LLB et de l’IPht, dont les travaux sur les propriétés électroniques anormales des oxydes de cuivre supraconducteurs ont reçu une importante visibilité ces dernières années. Ces travaux ont révélé des phénomènes de reconstruction de surface de fermi et stabilisation d’un ordre de charge sous champ magnétique, l’existence d’un nouveau type d’ordre magnétique associé à la phase de pseudo-gap, la possibilité de condenser de nouvelles phases électroniques au voisinage d’un point critique quantique antiferromagnétique. Pris séparément, ces travaux favorisent différentes images physiques, apparemment contradictoires. Le projet UNESCOS propose d’établir des liens entre des phénomènes supposés distincts ou antagonistes et promouvoir l’émergence d’un cadre théorique unifié, sur la base d’une théorie du pseudogap impliquant l’existence d’un paramètre d’ordre composite mélangeant ordre de charge quadrupolaire et supraconductivité de symétrie d. Cette théorie, nouvelle, contrôlée et prédictive, sera développée, afin d’expliquer ou prédire de nouvelles observations expérimentales qui seront réalisées dans le cadre du projet UNESCOS. Les travaux théoriques seront réalisés en relation étroite avec des mesures thermodynamiques (vitesse du son), de diffraction et de spectroscopie (neutrons et rayons X), fournissant des informations précises relatives à la nature et la symétrie des états électroniques anormaux observés. Les expériences proposées requièrent des technologies disponibles uniquement dans de grandes infrastructures de recherche, telles que les sources de neutrons, les synchrotrons et les laboratoires de champ magnétique intense.