La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

Les conducteurs unidimensionnels, une visite de la physique de la matière condensée Denis Jérome Laboratoire de Physique des Solides Université Paris-Sud,

Présentations similaires


Présentation au sujet: "Les conducteurs unidimensionnels, une visite de la physique de la matière condensée Denis Jérome Laboratoire de Physique des Solides Université Paris-Sud,"— Transcription de la présentation:

1 Les conducteurs unidimensionnels, une visite de la physique de la matière condensée Denis Jérome Laboratoire de Physique des Solides Université Paris-Sud, Orsay, France

2 Du mercure aux organiques Kamerling-Onnes Genève, Sherbrooke,Orsay 1986 Bednorz,Mueller

3 Evolution des T c

4 k k k 3D +k F Surfaces de Fermi 3D et 1D Discontinuité de la distribution éléctronique n(k) 1D k k k. -k F. Q = 2k F Hg TMTSF 2 PF 6

5 Jacques Friedel 2001

6 Les A15, des unidimensionnels 3D V 3 Si, Nb 3 Sn Weger, Rev Mod, Phys, 1964

7 Conference on high pressure and low temperature physics Cleveland 1977

8 Les précurseurs

9 A15 Tous les électrons proches de E f sont concernés par la supraconduction >Fort couplage >T c est optimisée dans les A15 Labbé,Friedel,Barisic,

10 Superconductivity, B.C.S,1957 and Little,1964 BCS theory, 1957 is mass independent Isotopic effect in the BCS theory Molecule of Little, 1964 Lattice polarization Electronic polarization !! Problems !!1-D Conductor No long range order and Coexistence of BCS and Peierls correlations..

11 1969

12 La transition de Peierls, 1950 Par ouverture dun gap au niveau de Fermi à T à la perte d'énergie élastique

13 KCP: le premier unidimensionnel, Peierls et Kohn K 2 Pt(CN) 4 Br 0.33 H 2 0 Comes, Renker,Shirane, 1972 Le sel de Krogmann KCP T>T cm T

14 F.Wudl, D.Cowan, A.Garito and A.Heeger Bechgaard

15 Conducteur organique:TTF-TCNQ 2 types de chaînes conductrices, elec et trous Z.Z.Wang, J.C.Girard,C.Pasquier., D.Jérome,K.Bechgaard Phys.Rev.B,67, R (2003)

16 TCNQ 2k F Peierls distortion, T p =54K TTF-TCNQ: 2-chain charge - transfer compound An attempt towards organic superconductivity,1973 F.Denoyer et al PRL,35,475,1975 Soft phonon mode-Kohn anomaly Heeger s group, Solid State Comm,1973 TTF

17 Walter Kohn 2003

18 Conference de Cleveland, 1976 Bernd Matthias

19 Commensurabilité sous pression La transition de Peierls ne peut être supprimée par la pression Rôle stabilisateur des intéractions Coulombiennes interchaines

20 TTF-TCNQ:Froehlich fluctuatingconduction Lossof // in the commensurability domain: 14-19kbar x 3commensurability b =3b Commensurability pinning D.JandH.J.Schulz, AdvinPhysics, 31,299,1982 Preuve de lexistence de fluctuations de Frohlich

21 Molecular resolution of TTF-TCNQ ab plane at T=63K CDW on TTF-TCNQ ab plane at T=35.6K From Z.Z.Wang ISCOM 01 and PRB 67,121401,2003 Peierls CDW ordering b =3.39b, a =4a Imaging TTF-TCNQ TCNQ TTF

22 View along the c-axix T=63K TTF-TCNQ : STM view Zhao Zhou Wang et al T=33K b* a* Peierls transition at 53K on TCNQ chains Full ordering at 38K 2k F and 4a Fourier transform at T=49K b =3.6b, a =2a on TCNQ chains

23 TMTSF-DMTCNQ, un composé charnière, 1979 = 0.5 détérminé par diffusion X

24 K.Bechgaard, JACS. 1981,103,2440 electrolyte Bu 4 N + PF 6 – TMTSF + – e – 2(TMTSF) + PF > [(TMTSF) 2 PF 6 ] at anode Nonaquous solvent (pure):THF -e Electrocrystallization/Bechgaard film

25 The Bechgaard salt: TM 2 X: TMTTF : atoms S (Fabre) TMTSF : atoms Se (Bechgaard) /2 hole per organic cation molecule -->One dimensional conductor with finite transverse coupling -->Quarter filled band c b TMTSF (TMTSF) 2 X, X=PF 6 -,…. ClO 4 -,. c a

26

27 1D Fermi surface Sructure triclinique avec dimerisation suivant a Q = (0.5a*) 2k F, 0.25 b*

28 La supraconduction organique D.J, M,Ribault,J.Mazaud and K.Bechgaard, 1980 Garoche, Brusetti, Jérome, Bechgaard, 1982

29 La supraconductivité organique Antiferro Itinérant SDW SC Coexistence isolant/supra P T métal Articles de revues récents sur les 1D s : C.Bourbonnais et D.Jérome, Adv in Synth Metals, p , Elsevier, 1999 D. Jérome, Chemical Reviews, vol 104, p 5565 (2004)

30 Hall resistance quantized : xy =1/n (h/2e 2 ) In high fields : N=0 phase : SDW, xy =unknown, xx H(T) Magnetic fields: Quantum Hall Effect in a bulk material (T.Vuletic,thesis,2000)) K K J.R.Cooper et al PRL,63,1984,1989 P=8.5 kbar R xx R xy longitudinal resistance : xx 0 N=0

31 Le diagramme générique TM 2 X D.J The physics of organic superconductors Science 252, 1509, 1991

32 Spin-charge separation in Fabre-Bechgaard salts Transport and susceptibility in TM 2 X degrees of freedom decoupled from ( cm) T T T SDW T SC C.Bourbonnais Cargese School

33 Irsee 1991 Gordon conference

34 Excitations électroniques 3D/1D 1D 3D Collective modes

35 1D Physics, power laws Nesting : Pseudo gap at Fermi level Decoupled collective modes, spin and charge 1D Fermi liquid (k) k k ln E F /T => finite T c !! Peierls BCS Mixture Luttinger liquids => No phase transition in the 1D interacting gas D( ) EFEF

36 (case of TM 2 X) Commensurability 4 More repulsive interactions needed for a Mott insulator in 1/4 filled band Quarter-filled 1D band Commensurate 1D conductor, quarter filled band g 3 = Umklapp interaction (commensurability, q and lattice) => Mott localisation Renormalization flow K critic Quantum Physics in One Dimension T.G Oxford Press (2004) Interaction T.Giamarchi

37 De lisolant de Mott au conducteur 2D/3D Insulator « Metal 2D » Ligne de déconfinement 1D « Liquide de Fermi » à basse T

38 ??Tunnelling nodelessThermal conductivity nodelessSpecific heat (C v ) T 3 law?NMR 1/T 1 Triplet SCNMR Knight shift 2.2 T1.8 T 5 T? 4-5 T7 T ? 0.16 T0.2 T 1.2 K kbar La supraconductivité organique 1D (TM) 2 X Supra p ? Supra p, d ou (d puis p)? La controverse fait rage!! Non magnetic impurities nodes Non conventionnelle

39 Quelques supras dactualité (BEDT-TTF) 2 X 40 Temperature Pressure AF SC MI Metal SC D 8 -Br H 8 -Br Cu(NCS) 2 I3I3 H 8 -Cl AF Metal SC Electron doping Hole doping

40 Organique ou non ?

41 Ce quen pense Anderson

42 Les prochains défis Chimie Des supras organiques autres que les fulvalénes? Des conducteurs 1/4 pleins (supras?) Des conducteurs 1D non commensurables (conducteur de Luttinger) Physique Le couplage, singulet ou triplet Le mécanisme (rôle des fluctuations magnétiques) La phase métallique de basse température, pseudogap et fluctuations La coexistence SDW/Supra, parois conductrices de solitons? Le TMTSF-DMTCNQ?

43 La supraconductivité organique Introduction dimpuretés non magnétiques N.Joo et al, EPJB (2004) N.Joo et al, soumis a EPL

44 Composé organique 2D Plan conducteur Régions isolantes Plan conducteur -(BEDT-TTF) 2 Cu[N(CN) 2 ]Br

45 Phase -(BEDT-TTF) 2 X phase 1/2 remplissage Isolant de Mott (BEDT-TTF) 2 X 40 Temperature Pressure AF SC MI Metal SC D 8 -Br H 8 -Br Cu(NCS) 2 I3I3 H 8 -Cl Réseau triangulaire => frustration magnétique Haut-T c : T c,max =13 K 2 thèses: Lefebvre, Limelette

46 Power law / Exponential Penetration depth nodesTunnelling Power lawThermal conductivity ExponentialT 2 law/ Exponential Specific heat (C v /T) T 3 lawNMR 1/T 1 Singlet SCNMR Knight shift 17.3 T21.3 T 35 T40 T ? 5.2 T10 T 9.4 K11.6 KTcTc NCSBr La supraconductivité organique -(BEDT-TTF) 2 X H c2// >H P Supra d Certains groupes voient s (BEDT-TTF) 2 X 40 Temperature Pressure AF SC MI Metal SC D 8 -Br H 8 -Br Cu(NCS) 2 I3I3 H 8 -Cl


Télécharger ppt "Les conducteurs unidimensionnels, une visite de la physique de la matière condensée Denis Jérome Laboratoire de Physique des Solides Université Paris-Sud,"

Présentations similaires


Annonces Google