Une équipe de l’Iramis a sondé à l’aide de neutrons le magnétisme d’un cobaltate isolant. Ô surprise, ce composé présente une propriété considérée jusque-là par la communauté scientifique comme la signature de supraconducteurs à haute température critique (cuprates). Cette observation invite à une révision des modèles de ces matériaux.
Les supraconducteurs à haute température les plus connus sont les cuprates. Ils ont comme caractéristique commune de présenter des excitations magnétiques avec un spectre bien particulier, où la courbe de dispersion (énergie-vecteur d'onde) est en forme de sablier (ou en « X »). Une structure électronique spatialement striée du matériau peut rendre compte de cette forme générique.
Une collaboration de chercheurs de l'ILL, du LLB et du Max-Planck-Institute for Chemical Physics of Solids de Dresde a étudié un cobaltate isolant : La2−xSrxCoO4. En sondant les excitations magnétiques de leur échantillon avec un faisceau de neutrons polarisés en spin, les physiciens ont découvert que ce composé présente le même spectre d'excitations magnétiques que celui des cuprates. Il ne présente cependant pas la structure électronique striée attendue, mais une structure spatiale en damier.
La courbe de dispersion en forme de sablier peut être ici expliquée par un calcul prenant en compte la structure magnétique frustrée du cobaltate étudié. Cette observation sur ce composé est un nouvel élément important à prendre en compte dans les modèles des composés supraconducteurs à haute température.
Figure : (c) cartes d'intensité de difusion de neutrons pour La1.6Sr0.4CoO4 en fonction de Q et du transfert d'énergie à travers le pic de Bragg (3/2 1/2 0) dans la direction [1 0 0]. (e) idem, dans la direction [1 1 0].
Références :
Hour-glass magnetic spectrum in a stripeless insulating transition metal oxide
Y. Drees, D. Lamago, A. Piovano and A.C. Komarek,
Nature Communications 4 (2013) 2449.
Communiqué de l'ILL : Neutrons cast serious doubt on major ‘suspect’ in search for origin of high-temperature superconductivity.
Contact CEA-CNRS LLB : Daniel Lamago (Iramis/LLB – groupe 3 axes).