Supraconducteurs à haute température critique : vingt ans après...

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maîtrise, Supérieur, Maîtrise (bac+4)
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En 1986, G. Bednorz et K.A. Müller découvrent lasupraconductivité d'un composé de formule chi-mique compliquée, Bax La2−x CuO4 à une tempéra- ture critique Tc inconcevable à l'époque : 30 K. Les recherches sur la supraconductivité connaissent un essor fulgurant. Les températures critiques montent très vite : dès 1987, le composé Y Ba2Cu3O7 est supraconducteur à 92 K. On se prend à rêver immédiatement aux applications : stoc- kage illimité de l'énergie, train à lévitation magnétique, électronique supraconductrice supplantant l'électronique semiconductrice.
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Publié le : mercredi 28 mars 2012
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Source : cnrs.fr
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Quanta et photons
Quanta et photons
La supraconductivité, quelques rap
La supraconductivite est un phénomène quantique ma pique. ce qui est inhabituel puiqu’en général le recou Mécanique Quantique, qui décrit les électrons ou ato une fonction d’onde (état quantique), ne s’impose que qu’on traite de quelques uns de ces objets. Dans les s 23 ducteurs, ce sont10électrons qui malgré la répuls trostatique, s’apparient deux à deux en « paires de C formant un état singulet de spin (les électrons ont des opposés). Ces paires forment un état cohérent – quant unique, qui possède les propriétés d’un superfluide, a aucune friction ne s’oppose au courant associé au dé de ces super-charges : la résistance est nulle (voir l’a les condensats d’atomes dans ce même volume). Cette ψ= d’ondeψ0ereprésentant un état collectif à l’ macroscopique est historiquement la première définiti paramètre d’ordre de l’état supraconducteur.
En 1957, une théorie microscopique élaborée par Bar Cooper et Schrieffer (BCS) a expliqué de façon remar toutes les propriétés des supraconducteurs connus à c Dans cette théorie, le mécanisme d’appariement résul teraction des electrons avec les vibrations des ions po réseau cristallin (les phonons). A partir de l’état fond superfluide, on ne peut créer d’excitations (en brisant paires de Cooper) qu’au delà d’une énergie minimale à une bande interdite : c’est le « gap supraconducteu dans cette théorie, est le « vrai » paramètre d’ordre. rence essentielle avec le ferromagnétisme est que l’ai est représentée dans l’espace réel, alors que le param d’ordre supraconducteur doit l’être dans l’espace des d’ondek(encore appelé espace réciproque). En théo l’amplitude du gap est indépendante dek: on parle trie « s isotrope » (voir cercle noir dans la figure 2 du
Encadr
Figure 2- Gap de symétrie d (en trèfle) dans l’espace des k : =M(k)cos2θen coordonnées polaires. La longueur de la flèche bleue est le module deM(k)etθest l’angle par rapport aux directions anti-nodales. Les signes – , + représentent le changement deπde la phase de la fonction d’onde. Cercle noir : gap « s » isotrope dans l’espace des k, cas BCS.
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