SupraconductivitéLa supraconductivité, ou supraconduction, est un phénomène physique caractérisé par l'absence de résistance électrique et l'expulsion du champ magnétique — l'effet Meissner — à l'intérieur de certains matériaux dits supraconducteurs. La supraconductivité découverte historiquement en premier, et que l'on nomme communément supraconductivité conventionnelle, se manifeste à des températures très basses, proches du zéro absolu (). La supraconductivité permet notamment de transporter de l'électricité sans perte d'énergie.
Supraconducteur à haute températureUn supraconducteur à haute température (en anglais, high-temperature superconductor : high- ou HTSC) est un matériau présentant une température critique de supraconductivité relativement élevée par rapport aux supraconducteurs conventionnels, c'est-à-dire en général à des températures supérieures à soit . Ce terme désigne en général la famille des matériaux de type cuprate, dont la supraconductivité existe jusqu'à . Mais d'autres familles de supraconducteurs, comme les supraconducteurs à base de fer découverts en 2008, peuvent aussi être désignées par ce même terme.
Unconventional superconductorUnconventional superconductors are materials that display superconductivity which does not conform to conventional BCS theory or its extensions. The superconducting properties of CeCu2Si2, a type of heavy fermion material, were reported in 1979 by Frank Steglich. For a long time it was believed that CeCu2Si2 was a singlet d-wave superconductor, but since the mid 2010s, this notion has been strongly contested. In the early eighties, many more unconventional, heavy fermion superconductors were discovered, including UBe13, UPt3 and URu2Si2.
Superconducting magnetA superconducting magnet is an electromagnet made from coils of superconducting wire. They must be cooled to cryogenic temperatures during operation. In its superconducting state the wire has no electrical resistance and therefore can conduct much larger electric currents than ordinary wire, creating intense magnetic fields. Superconducting magnets can produce stronger magnetic fields than all but the strongest non-superconducting electromagnets, and large superconducting magnets can be cheaper to operate because no energy is dissipated as heat in the windings.
AntiferromagnétismeL'antiferromagnétisme est une propriété de certains milieux magnétiques prédite par Louis Néelen 1936. Contrairement aux matériaux ferromagnétiques, dans les matériaux antiferromagnétiques, l’interaction d’échange entre les atomes voisins favorise un alignement antiparallèle des moments magnétiques atomiques. Dans l'état fondamental, les moments magnétiques moyens sur les sous-réseaux distincts peuvent être non-nuls mais se compenser à l'échelle macroscopique. L'aimantation totale du matériau est alors nulle.
Superconducting wireSuperconducting wires are electrical wires made of superconductive material. When cooled below their transition temperatures, they have zero electrical resistance. Most commonly, conventional superconductors such as niobium–titanium are used, but high-temperature superconductors such as YBCO are entering the market. Superconducting wire's advantages over copper or aluminum include higher maximum current densities and zero power dissipation.
Resonating valence bond theoryIn condensed matter physics, the resonating valence bond theory (RVB) is a theoretical model that attempts to describe high-temperature superconductivity, and in particular the superconductivity in cuprate compounds. It was first proposed by an American physicist P. W. Anderson and Indian theoretical physicist Ganapathy Baskaran in 1987. The theory states that in copper oxide lattices, electrons from neighboring copper atoms interact to form a valence bond, which locks them in place.
Effet MeissnerL'effet Meissner, ou effet Meißner (), fait référence au phénomène d'exclusion totale de tout champ magnétique de l'intérieur d'un supraconducteur quand il est porté à une température inférieure à sa température critique. Il a été découvert par Walther Meißner et Robert Ochsenfeld en 1933 et est souvent appelé diamagnétisme parfait ou l'effet Meissner-Ochsenfeld. L'effet Meissner est l'une des propriétés définissant la supraconductivité et sa découverte a permis d'établir que l'apparition de la supraconductivité est une transition de phase.
Onde de spinIn condensed matter physics, a spin wave is a propagating disturbance in the ordering of a magnetic material. These low-lying collective excitations occur in magnetic lattices with continuous symmetry. From the equivalent quasiparticle point of view, spin waves are known as magnons, which are bosonic modes of the spin lattice that correspond roughly to the phonon excitations of the nuclear lattice. As temperature is increased, the thermal excitation of spin waves reduces a ferromagnet's spontaneous magnetization.
Oxyde mixte de baryum, de cuivre et d'yttriumLes oxydes mixtes de baryum, de cuivre et d'yttrium, notés YBaCuO ou YBCO, sont des céramiques connues pour être des supraconducteurs à haute température et ont été les premiers matériaux identifiés présentant un phénomène de supraconductivité au-dessus de la température d'ébullition de l'azote liquide, soit (). Ils ont été découverts en 1986 par Johannes Georg Bednorz et Karl Alexander Müller. La plupart de ces oxydes ont pour formule générale , souvent notée Y123, mais d'autres présentent des rapports Y:Ba:Cu différents, tels que (Y124), (Y247), ou encore (Y222).
Order and disorderIn physics, the terms order and disorder designate the presence or absence of some symmetry or correlation in a many-particle system. In condensed matter physics, systems typically are ordered at low temperatures; upon heating, they undergo one or several phase transitions into less ordered states. Examples for such an order-disorder transition are: the melting of ice: solid-liquid transition, loss of crystalline order; the demagnetization of iron by heating above the Curie temperature: ferromagnetic-paramagnetic transition, loss of magnetic order.
Magnetic structureThe term magnetic structure of a material pertains to the ordered arrangement of magnetic spins, typically within an ordered crystallographic lattice. Its study is a branch of solid-state physics. Most solid materials are non-magnetic, that is, they do not display a magnetic structure. Due to the Pauli exclusion principle, each state is occupied by electrons of opposing spins, so that the charge density is compensated everywhere and the spin degree of freedom is trivial. Still, such materials typically do show a weak magnetic behaviour, e.
RecuitLe recuit d'une pièce métallique ou d'un matériau est un procédé correspondant à un cycle de chauffage. Celui-ci consiste en une étape de montée graduelle en température suivie d'un refroidissement contrôlé. Cette procédure, courante en sciences des matériaux, permet de modifier les caractéristiques physiques du métal ou du matériau étudié. Cette action est particulièrement employée pour faciliter la relaxation des contraintes pouvant s'accumuler au cœur de la matière, sous l'effet de contraintes mécaniques ou thermiques, intervenant dans les étapes de synthèse et de mise en forme des matériaux.
Mécanisme de Brout-Englert-Higgs-Hagen-Guralnik-KibbleEn physique des particules le mécanisme de Brout-Englert-Higgs-Hagen-Guralnik-Kibble (BEHHGK, prononcé « Beck »), souvent abrégé (au détriment de certains auteurs) mécanisme de Brout-Englert-Higgs, voire mécanisme de Higgs, introduit indépendamment par François Englert et Robert Brout, par Peter Higgs, et par Gerald Guralnik, Carl Richard Hagen et Thomas Kibble en 1964, décrit un processus par lequel une symétrie locale de la théorie peut être brisée spontanément, en introduisant un champ scalaire de valeur
Strongly correlated materialStrongly correlated materials are a wide class of compounds that include insulators and electronic materials, and show unusual (often technologically useful) electronic and magnetic properties, such as metal-insulator transitions, heavy fermion behavior, half-metallicity, and spin-charge separation. The essential feature that defines these materials is that the behavior of their electrons or spinons cannot be described effectively in terms of non-interacting entities.
Verre de spinvignette|Représentation schématique d'une structure aléatoire d'un verre de spins (haut) et d'un état ferromagnétique (bas). Les verres de spin sont des alliages métalliques comportant un petit nombre d'impuretés magnétiques disposées au hasard dans l'alliage. À chaque impureté est associée un spin. Le couplage entre ces différents spins peut être plus ou moins intense - attractif ou répulsif - en fonction de la distance qui les sépare.
MonocristalUn monocristal ou matériau monocristallin est un matériau solide constitué d'un unique cristal, formé à partir d’un seul germe. À l'opposé, un polycristal ou matériau polycristallin, est constitué lui d'une multitude de petits cristaux de taille et d'orientation variées. De façon exceptionnelle, on peut en trouver dans la nature, pour le béryl, le quartz, le gypse ; ainsi pour ce dernier la mine de Naica (Mexique) comporte des monocristaux de gypse atteignant treize mètres.
Cryogenic particle detectorCryogenic particle detectors operate at very low temperature, typically only a few degrees above absolute zero. These sensors interact with an energetic elementary particle (such as a photon) and deliver a signal that can be related to the type of particle and the nature of the interaction. While many types of particle detectors might be operated with improved performance at cryogenic temperatures, this term generally refers to types that take advantage of special effects or properties occurring only at low temperature.
SpectroscopieLa spectroscopie, ou spectrométrie, est l'étude expérimentale du spectre d'un phénomène physique, c'est-à-dire de sa décomposition sur une échelle d'énergie, ou toute autre grandeur se ramenant à une énergie (fréquence, longueur d'onde). Historiquement, ce terme s'appliquait à la décomposition, par exemple par un prisme, de la lumière visible émise (spectrométrie d'émission) ou absorbée (spectrométrie d'absorption) par l'objet à étudier.
Spectroscopie neutronique à écho de spinLa 'spectroscopie neutronique à écho de spin' (neutron spin echo ou NSE en anglais) est une technique de spectroscopie proposée dès 1972 par Ferenc Mezei. Les instruments dédiés permettent d'étudier des phénomènes relativement lents à l'échelle microscopique, avec des temps caractéristiques allant jusqu'à quelques centaines de nanosecondes. Son utilisation sur la base de spectromètres à trois axes permet également d'améliorer leur résolution en énergie d'au moins deux ordres de grandeur (E de l'ordre du eV).
