Synthèse, caractérisation et étude des propriétés magnétiques de cuprates supraconducteurs à hautes températures critiques

Sujet détaillé

Les supraconducteurs non-conventionnels à base d’oxyde de cuivre détiennent le record des températures de transition supraconductrices les plus élevées atteintes jusqu’à présent, à pression ambiante. Ces composés présentent un diagramme de phase électronique complexe dominé par une mystérieuse phase de pseudogap que l’on pense jouer un rôle clé dans l’émergence de la supraconductivité. Cependant, malgré des décennies de recherche, l’origine de cette phase de pseudogap demeure une énigme non résolue. Elle renferme des instabilités électroniques et, en particulier, une phase magnétique exotique, interprétée comme la signature d’un état quantique magnéto-électrique dit de « boucles de courants » [1].

Récemment, nous avons découvert que ces états quantiques pouvaient conduire à la formation de textures magnétiques cachées qui pourraient jouer un rôle crucial dans la physique du pseudogap dans le composé YBa2Cu3O6+x, mettant en lumière une autre pièce du puzzle de la supraconductivité à haute température critique et ouvrant la voie à de nouvelles études expérimentales [2-3].

Afin de sonder l’universalité de ces textures magnétiques dans la phase de pseudogap, on s’intéressera à leur étude dans une autre famille de cuprates supraconducteurs Bi2(La,Sr)2CuO6+x et en fonction du taux de dopage en trous dans les deux composés YBa2Cu3O6+x et Bi2(La,Sr)2CuO6+x. Dans ce contexte, ce projet de stage vise la synthèse de ces deux familles de cuprates sous forme polycristalline et leurs caractérisations par diffraction des rayons X et au moyen de mesures de magnétométrie. Ces poudres seront employées à la croissance de monocristaux de mêmes compositions par la méthode de la zone flottante au moyen d’un dispositif dédié ; un four à image. Le projet concernera également la caractérisation de ces monocristaux par microscopie en lumière polarisée, diffraction des rayons X, mesures magnétiques, de chaleur spécifique ainsi que des caractérisations chimiques.

Le projet de stage fera l’objet d’une collaboration entre le Laboratoire Léon Brillouin (LLB) et le Service de Physique de l’État Condensé (SPEC) au CEA-Saclay. Il se déroulera en étroite collaboration avec une Doctorante menant actuellement son projet thèse sur cette thématique.

Le/La stagiaire recruté(e) pourra participer à une ou plusieurs campagnes de croissance cristalline des composés.

Des expériences de diffraction des neutrons polarisés visant à détecter les signatures expérimentales de ces textures magnétiques complexes sont également prévues au printemps 2025 sur le réacteur à haut flux de l’Institut Laue-Langevin (à Grenoble)

Le/La stagiaire recruté(e) pourra participer à une campagne de mesures.

The recruited intern will be able to participate to an experimental session.

• [1] Loop currents in quantum matter
  P. Bourges et al., 22,1, (2022)
  Philippe Bourges, Dalila Bounoua and Yvan Sidis, 22, C.R. Phys Special Issue S5 (2021), p. 7-31
• [2] Hidden magnetic texture in the pseudogap phase of high-Tc YBa2Cu3O6.6
  Dalila Bounoua, Yvan Sidis, Toshinao Loew, Frédéric Bourdarot, Martin Boehm, Paul Steffens, Lucile Mangin-Thro, Victor Balédent & Philippe Bourges, Communications Physics 5, Article number: 268 (2022)
• [3] Universality of 𝑞=/2 orbital magnetism in the pseudogap phase of the high-𝑇𝑐 superconductor YBa₂⁢Cu₃⁢O_6+𝑥 , Dalila Bounoua, Yvan Sidis, Martin Boehm, Paul Steffens, Toshinao Loew, Lin Shan Guo, Jun Qian, Xin Yao, and Philippe Bourges, Phys. Rev. B 108, 214408

Lieu du stage

CEA-Saclay, (91) Essonne, France

Conditions de stage

• Durée du stage : 6 mois
• Niveau d’étude requis : Bac+5
• Formation : Master 2
• Poursuite possible en thèse : Oui
• Date limite de candidature : 1 février 2025

Méthodes, techniques :

• Synthèse à l’état solide
• Diffraction des rayons X
• Magnétométrie VSM sur PPMS
• Mesures de chaleur spécifique
• Polissage
• Microscopie à lumière polarisée

Langages informatiques et logiciels :

• Fullprof
• Programme de traitement de données: Origin, Igor Pro, Python …etc.

Responsable du stage

Dalila Bounoua
Tél. : 01 69 08 51 81
Email :