Amirreza Ataei
Étudiant au doctorat en matériaux quantiques
Université de Sherbrooke
Publication primée : Electrons with Planckian scattering obey standard orbital motion in a magnetic field
Publiée dans : Nature Physics
Résumé
Les supraconducteurs sont des matériaux qui conduisent l’électricité avec une résistance nulle en dessous d’une certaine température appelée température critique. La température critique la plus élevée à pression ambiante est de -140 °C. Pour augmenter cette température et ouvrir de nouvelles perspectives d’applications des supraconducteurs dans diverses technologies, il est essentiel de comprendre les différentes phases électroniques qui émergent à proximité de la phase supraconductrice et de déterminer leur relation potentielle avec cette dernière. L’une des phases électroniques cruciales dans les supraconducteurs à haute température est la phase dite « métal étrange ». Dans les métaux étranges, les électrons subissent une dissipation Planckienne, une diffusion forte et inhabituelle qui croît linéairement avec la température, contrairement à la dépendance quadratique en température attendue selon la théorie standard des métaux. Cette dissipation représente le taux maximal à laquelle l’énergie peut être dissipée et les scientifiques pensent qu’il s’agit d’une nouvelle limite physique fondamentale. L’une des indications que c’est une limite fondamentale est que la perte d’énergie dans un trou noir évolue également de manière linéaire avec sa température, impliquant aussi la constante de Planck pour son taux de diffusion. Le fait intrigant qu’un matériau puisse manifester à la fois un taux maximal de perte d’énergie dû à la diffusion des électrons sur une large gamme de température et une perte d’énergie minimale (voire nulle) à des températures plus basses à l’intérieur de la phase supraconductrice (où la résistivité électrique tombe à zéro) est un aspect fascinant des métaux étranges. C’est en outre ce qui motive les physicien.ne.s à poursuivre la recherche dans ce domaine. Dans certains supraconducteurs à haute température et quelques autres matériaux, une dépendance linéaire de la résistivité (une mesure de la dissipation d’énergie des électrons) par rapport à un champ magnétique a également été considérée comme anormale, peut-être une facette supplémentaire de la dissipation Planckienne. Amirreza Ataei et ses collaborateurs ont démontré que la résistivité des métaux étranges à base de cuprates est quantitativement cohérente avec la théorie standard de Boltzmann sur le mouvement des électrons dans un champ magnétique, à tous égards – intensité du champ, direction du champ, température et niveau de désordre. La dépendance linéaire vis-à-vis du champ magnétique s’avère être simplement le résultat de l’anisotropie du taux de diffusion. Les chercheurs en concluent que la dissipation Planckienne est anormale (Planckienne) dans sa dépendance en température, mais pas dans sa dépendance en champ. Les résultats obtenus pourraient jouer un rôle clé dans le développement d’une théorie plus complète des supraconducteurs à haute température et des métaux étranges, ce qui pourrait ouvrir la voie à l’augmentation de la température critique et mieux comprendre l’origine de leur forte supraconductivité.