Rôle des fluctuations de spin et des « Cu-O bond stretching phonons » pour l’appariement supraconducteur et les anomalies électroniques dans les cuprates à haute température critique.

Après plus de vingt ans de recherche, le mécanisme de la supraconductivité dans les cuprates à haute T_c est encore méconnu. Il existe cependant une indication expérimentale importante : la signature d’un boson (une énergie caractéristique, différente de l’énergie du gap supra­conducteur) est vue dans de nombreuses propriétés électroniques—on suspecte le boson sous-jacent d’être le médiateur de la supraconductivité. Comme cette énergie caractéristique est différente pour différentes propriétés électroniques, l’identification du boson n’est pas simple ; sa nature est l’objet d’un débat actuel très chaud. Le rôle de la théorie est de tester les bosons candidats (fluctuations de spin, phonons, …) : Premièrement, des formules analytiques reliant chaque anomalie électronique aux caractéristiques du boson candidat (à son énergie, à ses vecteurs d’onde…) doivent être établies afin de pouvoir les extraire des données expérimentales électroniques et les comparer à celles mesurées indépendamment (neutrons). Deuxièmement, le même scenario devrait pouvoir expliquer les autres propriétés non conventionnelles des cuprates à haute T_c, ou au moins une large part. Finalement et crucialement, le boson candidat doit conduire vers le comportement correct des carac­téristiques supraconductrices, notamment vers la symétrie d du gap supraconducteur, sa dépendance du dopage contraire de celle de T_c, et sa forte valeur.

Je vais présenter notre théorie qui teste deux bosons différents, le mode de résonance de spin et le « Cu-O bond stretching phonon ». C’est une théorie dynamique non linéaire du type d’Eliashberg mais qui en plus de la dépendance en énergie des fonctions de Green tient compte de leur dépendance en vecteur d’onde, ce qui est crucial dans le cas de l’appariement d-wave, de la forte anisotropie électronique connue dans les cuprates et de l’extension limitée des bosons dans la zone de Brillouin. Les équations sont traitées de façon self-consistante. Je parlerai d’abord de l’effet des fluctuations de spin seules et je montrerai que de nombreuses anomalies électroniques, ainsi que l’appariement supraconducteur, peuvent être compris au sein du scenario de fort couplage électron-spin [1]. Ensuite je présenterai nos résultats actuels concernant le rôle des « Cu-O bond stretching phonons », les phonons interagissant le plus fortement avec les électrons [2].

1. F. Onufrieva, P. Pfeuty, Phys. Rev. Lett., 102 207003 (2009)

2. D. Reznik, Adv. Cond. Mat. Phys., 2010, ID 523549 (2010)

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