La thématique des fermions lourds a considérablement évolué ces cinq dernières années. La première raison est que le cadre de recherche s’est élargi au delà des investigations portant sur l’état de liquide de Fermi pour se focaliser sur les questions de point critique quantique et d’état liquide de Fermi marginal ainsi que sur la supraconductivité non conventionnelle. Plus encore, c’est la découverte de nouveaux composés qui a dynamisé le sujet : la famille des composés
1-1-5, la famille des skutterudites et les ferromagnétiques supraconducteurs. Parmi les 1-1-5, CeCoIn5 réalise un record de température supraconductrice pour un fermion lourd, Tc=2.3 K, et le composé PuCoGa5 (Tc=18 K) semble être un système à électrons corrélés intermédiaire entre les fermions lourds et les supraconducteurs à haute température critique. En dehors des effets coopératifs ou compétitifs entre antiferromagnétisme et supraconductivité, de nouveaux mécanismes d’appariement des électrons en paires de Cooper sont aussi proposés en relation avec le rôle des fluctuations quadrupolaires dans le composé de structure skutterudite PrOs4Sb12 et la coexistence entre ferromagnétisme et supraconductivité dans UGe2 sous pression et dans URhGe à pression ambiante.
Dans ce contexte, des résultats récents obtenus par diffusion inélastique des neutrons sur la dynamique de spins de systèmes à fermions lourds se situant à proximité d’une instabilité magnétique seront présentés. Les prédictions des modèles de fluctuations de spin au point critique quantique antiferromagnétique seront discutées à travers l’exemple du système modèle itinérant CeRu2Si2. Les excitations de basse énergie du supraconducteur PrOs4Sb12 seront présentées ; il s’agit d’excitons quadrupolaires dont l’énergie caractéristique est de l’ordre de l’énergie du gap BCS de la supraconductivité. Le rôle des fluctuations de spin et plus généralement les spécificités du ferromagnétisme de UGe2 seront évoqués pour expliquer les propriétés thermodynamiques de ce composé à pression nulle.
Finalement les limites de l’approche « tout magnétique » seront mises en évidence et le rôle possible des phonons et des fluctuations électroniques à proximité d’un point critique quantique est suggéré. Ceci ouvre la porte à de nouveaux tests expérimentaux en rapport avec les possibilités offertes au synchrotron et en association aux progrès récents des calculs de bande électronique. Ce point sera illustré par la dynamique de réseau du nouveau supraconducteur PuCoGa5.
CEA-Grenoble / DRFMC / SPSMS / MDN