Habituellement, les supraconducteurs et les aimants ne font pas bon ménage. Les supraconducteurs détestent les champs magnétiques et les aimants perturbent la délicate danse quantique des électrons qui donne naissance à la supraconductivité. Mais CeCoIn5 défie les attentes. C'est un supraconducteur, mais il héberge également des moments magnétiques au sein de son réseau atomique.
Les moments magnétiques dans CeCoIn5 ne sont pas statiques. Au lieu de cela, ils dansent, créant une mer de magnétisme fluctuant. Ces fluctuations magnétiques, plutôt que de perturber la supraconductivité, semblent l’améliorer. Le dôme supraconducteur de CeCoIn5 – la plage de températures et de champs magnétiques où se produit la supraconductivité – est anormalement grand, s’étendant bien plus loin que les prédictions théoriques basées sur les théories conventionnelles.
Les chercheurs pensent que la clé pour comprendre ce comportement inhabituel réside dans l’interaction entre les électrons de conduction qui transportent le supercourant et les électrons 4f localisés qui donnent naissance aux moments magnétiques. Ces deux types d’électrons interagissent via un effet quantique subtil appelé interaction Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY).
L'interaction RKKY est une interaction magnétique à longue portée médiée par les électrons de conduction. Dans CeCoIn5, l'interaction RKKY conduit à la formation de « points chauds » magnétiques, des régions où les fluctuations magnétiques sont particulièrement fortes. Ces points chauds agissent comme des centres de nucléation pour les paires supraconductrices, favorisant ainsi la supraconductivité.
L’interaction entre supraconductivité et magnétisme dans CeCoIn5 est délicate. Trop de magnétisme peut supprimer la supraconductivité, tandis qu’un manque de magnétisme peut empêcher l’émergence de la supraconductivité. Mais lorsque l’équilibre est parfait, les fluctuations magnétiques améliorent la supraconductivité, repoussant les limites de ce que nous pensions possible.
CeCoIn5 est un matériau qui continue de surprendre et de remettre en question notre compréhension de la supraconductivité. En perçant ses secrets, nous obtenons des informations précieuses sur l’interaction complexe entre ces deux phénomènes physiques fondamentaux, ouvrant ainsi de nouvelles voies pour l’exploration et le développement de nouveaux matériaux supraconducteurs.
