Matériaux supraconducteurs

Rémi Kahn, Philippe Mangin

Description

La supraconductivité est le thème, dans la Collection Grenoble Sciences, de plusieurs ouvrages qui présentent ses fondements physiques, les matériaux concernés et les applications développées. « Matériaux supraconducteurs », après une introduction concernant les deux types de supraconducteurs (de type I et de type II) et les grandeurs caractéristiques, apporte une vision globale sur les familles et les sous-familles de matériaux, sur leurs similitudes et sur leurs différences de comportement : métaux et alliages métalliques, oxydes avec les célèbres cuprates, matériaux organiques et composés du carbone, composés à base de fer (ex-pnictides) et enfin, fermions lourds. Des compléments permettent d’acquérir certaines visions d’ensemble (exemple : les mécanismes microscopiques) et plusieurs centaines de références orientent ceux qui veulent approfondir vers les articles de revues spécialisées. Un effort pédagogique important dans la rédaction, de nombreuses figures qui illustrent le propos, rendent l’ouvrage accessible à un public large pour ce sujet d’ordinaire abordé en fin de Master.

L’ouvrage est destiné d’une part aux étudiants (à partir du L3) en Chimie, Physique et Ingénierie, aux enseignants, universitaires et chercheurs et d’autre part à tous les professionnels des entreprises et laboratoires concernés par la supraconductivité (métallurgie, chimie du solide, transfert d’énergie, santé, etc.).

Sujets

• Sciences expérimentales
• Physique
• Physical attractiveness
• Science
• Matériau
• Physics
• Sciences et techniques
• Quantum Theory
• Matériaux

Informations

• Publié par: EDP Sciences
• Date de parution: 23 novembre 2017
• Nombre de lectures: 8
• EAN13: 9782759822164
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 16 Mo

Extrait

Matériaux supraconducteurs
Structures et propriétés physico-chimiques
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Grenoble Sciences
Les ouvrages labellisés dans la collection Grenoble Sciences correspondent à :
des pro ets claire ent dé nis sans contrainte de ode ou de prograPP e
des ualités scienti ues et pédagogi ues certi ées par le ode de sélection
c a ue pro et est sélectionné avec l aide de ré érés anon es uis a n d
optiiser l ouvrage les auteurs intéragissent en o enne pendant un an avec les
e bres d un co ité de lecture dont les no s gurent en début d ouvrage
une qualité de réalisation assurée par le centre technique d’UGA Éditions.
Directeur scientifique de Grenoble Sciences
ean ornarel ro esseur é érite à l’Université Grenoble Alpes
Contacts
https://www.uga-editions.com/
[e-mail]
Livres et sites web compagnons
https://www.uga-editions.com/menu-principal/autour-de-nos-livres/
Le label Grenoble Sciences est attribué à des livres papier (en langue française et en
langue anglaise mais également à des ouvrages utilisant d’autres supports. ans ce
conte te situons le concept de pap-ebook. Celui-ci se compose de deux éléments :
un livre papier qui demeure l’ob et central
un site web compagnon qui propose :
: des éléments permettant de combler les lacunes du lecteur qui ne posséderait
pas les prérequis nécessaires à une utilisation optimale de l’ouvrage
: des exercices pour s’entra ner
: des compléments pour approfondir un th me trouver des liens sur internet
etc.
Le livre du pap-ebook est autosuf sant et certains lecteurs n’utiliseront pas le site
web compagnon. ’autres l’utiliseront et ce chacun à sa mani re.
ISBN 978-2-7598-2136-5
Sciences 2 17
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Matériaux supraconducteurs
Structures et propriétés physico-chimiques
Philippe Mangin
Rémi Kahn
17 avenue du oggar
Parc d’Activité de Courtabœuf - BP 112
91944 Les Ulis Cedex A - France
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Matériaux supraconducteurs
Cet ouvrage est un des titres du secteur Sciences de la matière de la Collection Grenoble
Sciences d’ (' P Sciences qui regroupe des pro ets originaux et de qualité. Cette collection
est dirigée par ean Bornarel Professeur émérite à l’Université Grenoble Alpes.
Comité de lecture de l’ouvrage
Julien Bobroff Professeur à l’Univ. Paris-Sud Lab. de ph sique des solides rsa
Claude Bourbonnais Professeur titulaire à l’Univ. de Sherbroo e dép. de ph sique
Canada
Daniel Bourgault irecteur de recherche au CN S Inst. Néel Grenoble
Hervé Courtois Professeur à l’Université Grenoble Alpes Inst. Néel Grenoble
Jean-Luc Duchateau Conseiller scienti que au C A Inst. de echerche sur la Fusion
par con nement magnétique Cadarache
Pascal Febvre Professeur à l’Univ. de Savoie Inst. de icroélectronique
Électromagnétisme et Photonique Le Bourget du Lac
Claire Hérold irecteur de recherche au CN S Inst. . Lamour
andoeuvre-lèsNancy
Thierry Klein. Grenoble Alpes Inst. Néel Grenoble
Jean-Pierre Michel Professeur émérite à l’École des ines de Nancy
Alessandro Monfardini Chargé de recherche au CN S Inst. Néel Grenoble
Lucio Rossi Professeur à l’Univ. de ilan chef du pro et High Luminosity LHC au
C(5 N Suisse
Pierre Rodière Chargé de recherche au CN S Inst. Néel Grenoble
André Sulpice irecteur de recherche au CN S
Jean-Louis Tholence irecteur de recherche émérite au CN S Lab. National des
Champs agnétiques Intenses Grenoble
Pierre Vedrine Ingénieur au C A Inst. de recherche sur les lois fondamentales de
l’Univers Saclay
Georges Waysand irecteur de recherche au CN S Lab. souterrain à bas bruit ustrel.
Cet ouvrage a été suivi par Laura Capolo Gwenn Cognard Anne-Laure Passavant pour
la partie scienti que et la réalisation pratique (avec la participation de Patric essenne et
Anne-Claire Lecomte pour les gures et photographies . L’illustration de couverture est
l’œuvre d’Alice Giraud d’après : g. 1.6 g. 3.3a g. 3.12 g. 3.22a g. 4.3a
g. 4.15 S. Leroux IPC S Univ. de Strasbourg g. 5.4a modi ée d’après . Chen et
P. ai 2 14 - g. 5.19 modi ée d’après C. ong et al. 2 11 .
Ouvrages labellisés sur des thèmes proches (chez le même éditeur)
Supraconductivité – Introduction (P. angin . ahn Applications magnétoélectriques
des supraconducteurs (P. angin . ahn Applications des supraconducteurs en
couches minces – SQUIDs, Détecteurs, Électroniques (P. angin . ahn Physique
des diélectriques ( . Gignoux .-C. Peu in Magnétisme – Fondements et Matériaux et
applications (sous la direction d’ . du rémolet de Lacheisserie
et d’autres titres sur le site internet : https://www.uga-editions.com/


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Avant-Propos
Le présent ouvrage fait partie d’un ensemble de quatre livres consacrés à la
supraconductivité et édités dans la collection Grenoble Sciences avec le soutien des
membres des communautés scienti ques concernées :
Supraconductivité - Introduction propose des bases scienti ques solides pour un
public asse large. Le lecteur s’initie à la théorie de London aux équations de Pippard
aux types de supraconductivité (I et II aborde les paires de Cooper et les résultats
de la théorie BCS et en n se familiarise avec les effets de cohérence quantique à la
base des propriétés de la onction osephson et du fonctionnement des S UI s
éléments fondamentaux pour de nombreuses applications. Le niveau de l’ouvrage est
globalement du master de physique mais nombre de parties sont abordables par les
étudiants de n de premier cycle.
Matériaux - structures et propriétés physico-chimiques offre une revue des grandes
classes de matériaux supraconducteurs aussi bien à destination des ingénieurs que
pour les chercheurs enseignants et étudiants. n y trouve des métaux et alliages
des oxydes dont les cuprates à haute température critique des composés organiques
lamellaires des composés à base de fer élément longtemps considéré comme le
tueur par excellence de la supraconductivité des fermions lourds souvent quali és
d’exotique etc…
Leurs performances sont sans cesse améliorées et leur diversité est particulièrement
frappante tant du point de vue de leur structure et de leur chimie que des mécanismes
physiques mis en jeux.
Si pour éviter un aspect catalogue la présentation est aussi pragmatique que
possible en suivant un l directeur s’appuyant sur les propriétés structurales et
physicochimiques il est procédé de temps à autre à un recentrage théorique qualitatif qui
doit permettre une lecture transversale de ce foisonnement insoupçonné de
matériaux supraconducteurs.±
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Applications magnétoélectriques des supraconducteurs présente les réalisations qui
mettent en jeu des courants de très forte intensité que ce soit dans les aimants pour
le transport du courant ou au sein d’autres dispositifs. Les premiers chapitres sont
consacrés à l’ingénierie conduisant à la production industrielle de ls d’alliages
métalliques (Nb i Nb Sn gB et de rubans supraconducteurs à haute température 3 2
critique.
Les chapitres suivants abordent les différentes applications dans lesquelles les
supraconducteurs jouent un r le décisif depuis les installations les plus spectaculaires
avec le L C I7(5 le train à sustentation magnétique japonais jusqu’aux I qui
équipent les hôpitaux en passant par de nombreuses niches et de multiples projets
futuristes susceptibles de voir le jour. ans chaque cas il est procédé à une
présentation des enjeux scienti ques technologiques ou médicaux puis à l’apport de la
technologie supraconductrice et de ses dispositifs originaux.
Application des supraconducteurs en couches minces : SQUID, Détecteurs,
Electronique présente les applications portées par des lms minces au travers de
différentes propriétés uniques des supraconducteurs et en particulier de l’effet
Josephson.
Ce sont les S UI s qui permettent de mesurer des champs magnétiques extr
mement faibles. Si on les trouve en premier lieu intégrés dans de multiples
magnétomètres de laboratoire ils sont aussi implantés dans des dispositifs très divers et
souvent futuristes allant de la magnéto-encéphalographie à la localisation de gisements
souterrains en passant par les mouvements ioniques en atmosphère terrestre.
Ce sont des détecteurs ultrasensibles de particules de type bolomètre à effet
tunnel ou à inductance cinétique ( I qui équipent progressivement les télescopes
terrestres et embarqués. C’est en n un projet d’électronique dynamique ultrarapide qui
pourrait se développer en raison des économies d’énergie qu’elle permet d’envisager.
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Remerciements
Nous tenons tout particulièrement à remercier Jean Bornarel qui nous a encouragé
et nous a fait con ance. Le comité de lecture à la fois rigoureux et amical qu’il a
su rassembler fut déterminant pour l’aboutissement de cet ouvrage. Lecteurs nous
apprécions beaucoup la collection Grenoble Sciences pour la qualité et la pertinence
de ses publications. Auteurs nous sommes très honorés d’ tre de cette aventure
exceptionnelle.
L’écriture d’ouvrages rassemblant des thèmes des applications et des réalisations
aussi diverses n’aurait pas été possible sans le concours des nombreux spécialistes
membres du comité de lecture et des nombreux chercheurs qui nous ont apporté
leur expertise. Nous les remercions très chaleureusement. Le contenu de ces
ouvrages a aussi béné cié des conseils avisés de nombre de nos collègues de l’Institut
Jean Lamour de Nancy (IJL et du Laboratoire Léon Brillouin d