Des dispositifs microstructurés soigneusement alignés de CeRhIn5 ont permis des mesures de transport de champ élevé qui révèlent une rupture de symétrie dans le plan pour des champs magnétiques d'environ 30 Tesla le long de l'axe c tétragonal. La taille et la direction de l'anomalie sont déterminées par une petite composante dans le plan du champ magnétique. Crédit :Laboratoire national de Los Alamos
Un nouvel état de la matière potentiel est signalé dans la revue La nature , avec des recherches montrant que parmi les matériaux supraconducteurs dans des champs magnétiques élevés, le phénomène de brisure de symétrie électronique est courant. La capacité de trouver des similitudes et des différences entre les classes de matériaux avec des phénomènes comme celui-ci aide les chercheurs à établir les ingrédients essentiels qui provoquent de nouvelles fonctionnalités telles que la supraconductivité.
L'état de champ magnétique élevé du supraconducteur à fermions lourds CeRhIn5 a révélé un état nématique électronique, dans lequel les électrons du matériau se sont alignés de manière à réduire la symétrie du cristal d'origine, quelque chose qui semble maintenant être universel parmi les supraconducteurs non conventionnels. La supraconductivité non conventionnelle se développe près d'une limite de phase séparant les phases magnétiquement ordonnées et magnétiquement désordonnées d'un matériau.
"L'apparition de l'alignement électronique, appelé comportement nématique, dans un supraconducteur prototype à fermions lourds met en évidence l'interrelation entre la nématicité et la supraconductivité non conventionnelle, suggérant que la nématicité est commune parmi les matériaux supraconducteurs corrélés, " a déclaré Filip Ronning du Laboratoire national de Los Alamos, auteur principal sur le papier. Les fermions lourds sont des composés intermétalliques, contenant des terres rares ou des actinides.
"Ces matériaux de fermions lourds ont une hiérarchie d'échelles d'énergie différente de celle trouvée dans les métaux de transition et les matériaux organiques, mais ils ont souvent un spin de couplage physique complexe et entrelacé similaire, charge et degrés de liberté du réseau, " il a dit.
Le travail a été signalé dans La nature par le personnel du groupe Los Alamos Condensed Matter and Magnet Science et ses collaborateurs.
En utilisant des mesures de transport près du point critique quantique de CeRhIn5 à 50 Tesla, les chercheurs ont observé un état fluctuant de type nématique. Un état nématique est le plus connu dans les cristaux liquides, dans lequel les molécules du liquide sont parallèles mais non disposées dans un réseau périodique. Des états de type nématique ont été observés dans des systèmes de métaux de transition près des transitions de phase magnétiques et supraconductrices. L'apparition de cette propriété indique une corrélation entre la nématicité et la supraconductivité non conventionnelle. La différence, cependant, du nouvel état nématique trouvé dans CeRhIn5 par rapport à d'autres systèmes est qu'il peut être facilement tourné par la direction du champ magnétique.
Des échantillons cristallins de CeRhIn5 de Los Alamos ont été découpés en microscopiques, des chemins conducteurs cristallins avec un faisceau d'ions focalisé au MPI-CPfS. Crédit :MPI CPfS
L'utilisation de l'installation d'aimants à champ magnétique pulsé du National High Magnetic Field Laboratory à Los Alamos était essentielle, Ronning a noté, en raison des champs magnétiques importants nécessaires pour accéder à cet état. En outre, une autre contribution essentielle a été la fabrication de dispositifs de la taille du micron à l'aide d'un broyage par faisceau d'ions focalisé effectué en Allemagne, qui a permis les mesures de transport dans de grands champs magnétiques.
La supraconductivité est largement utilisée en imagerie par résonance magnétique (IRM) et dans les accélérateurs de particules, dispositifs de fusion magnétique, et filtres RF et micro-ondes, entre autres utilisations.
