Cuprate

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Structure spatiale de l'hexafluorocuprate(IV).

Un cuprate est un composé chimique dans lequel du cuivre forme un anion ou un complexe dont la charge globale est négative.

Dans le cas du complexe, les ligands sont généralement des cyanures, des hydroxydes ou des halogénures.

Bien qu'à l'état pur, ils soient des isolants électriques, mais à l'état « dopé », les cristaux de cuprates comptent parmi les supraconducteurs non-conventionnels et de la classe dite des supraconducteurs à haute température critique (H.T.C.). Ils sont aussi classés parmi les « matériaux à électrons fortement corrélés parmi lesquels ceux qui sont isolants à cause des interactions, comme les cuprates, sont appelés isolants de Mott »[1].

Supraconduction[modifier | modifier le code]

La découverte de la supraconduction des cuprates a été faite par Johannes Georg Bednorz et Karl Alexander Müller en 1986 qui ont démontré que certains systèmes de Ba-La-Cu-O (LCO) devenaient supraconducteurs aux environs de 30°K.

Puis Paul Chu et ses collègues ont découvert la Tc phénoménale d’un composé de Y-Ba-Cu-O (YBCO) à 93 K[2]. Pour la première fois on dépassait la température de liquéfaction de l’azote (77°K), ce qui permettait des démonstrations grand public et des applications techniques bien moins coûteuses[1]. On s'est alors mis à rechercher des supraconducteurs à température plus élevée, voire à température ambiante. La Tc a éffectivement augmenté jusqu'à dépasser 150°K en 1993 (pour des composés de Hg-Ba-Ca-Cu-O sous pression[3].

Et jusqu'en 2008, la plupart des supraconducteurs à haute température étaient des cuprates semiconducteurs (dont les LBCO et YBCO).

Le Cuprate d'yttrium ou de baryum sont les plus facile à produire, dont en film mince (Avant même de découvrir leurs propriétés supraconductrices, on savait les déposer couche atomique par couche atomique[4]), mais ils ne représentent pas la plus haute température critique.

Mécanisme de supraconductivité[modifier | modifier le code]

La supraconductivité à haute température critique dans les cuprates n'est pas encore clairement comprise. Ils sont pour cette raison classés parmi les supraconducteurs non conventionnels (comme les supraconducteurs organiques, les composés à fermions lourds, les pnictures de fer et le C60 ou Buckyballs[5]) mais :

  • les cuprates ont en commun une composition atomique en paires de « plans » faits d'atomes de dioxyde de cuivre (CuO2), eux mêmes intercalés de couches séparatrices très fines d’Yttrium (épaisses de quelques atomes seulement), ces paire de plans étant isolées des autres par du Barium, de l’oxygène et des chaînes CuO[6]. Ce feuilleté atomique est soupçonnés de jouer un rôle dans leurs propriétés exceptionnelles, et une certaine corrélation est observée entre le nombre de plan et la Tc (avec des variations selon les familles de cuprates)[5] ; Des indices laissent penser que des relations tridimentionnelles entre les plans jouent aussi un rôle, mais encore mal comprises (et impliquant des modélisations 3D très anisotropes alors que jusqu'en 2013, la plupart des études de modèles étaient basées sur deux dimensions[1]).
  • une hypothèse dite « Modèle Hubbard » semble avoir depuis peu la faveur des physiciens, pour ce qui concerne la modélisation numériques[1].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c et d Verret S (2014) interplan et compétition de phases dans le modèle de Hubbard des cuprates ; Mémoire de maîtrise ès sciences (M.Sc.). Dpt.de physique de l'Université de Sherbrooke
  2. M. K. Wu, J. R. Ashburn, C. J. Torng, P. H. Hor, R. L. Meng, L. Gao, Z. J. Huang, Y. Q. Wang, et C. W. Chu. (1987)at 93 K in a new mixed-phase Y-Ba-Cu-O compound system at ambient pressure Physical Review Letters 58(9), 908–910.
  3. C. W. Chu, L. Gao, F. Chen, Z. J. Huang, R. L. Meng, et Y. Y. Xue. (1993), Superconductivity above 150 K in HgBa2Ca2Cu3O8+ δ at high pressures ; Nature 365(6444), 323–325
  4. Laguës, M., XIE, X. M., Tebbji, H., Xiang, Z. X., Mairet, V., Hatterer, C., ... & Deville-Cavellin, C. (1994), Transition résistive et diamagnétique à 250 K dans un film de cuprate déposé couche atomique par couche atomique. Comptes rendus de l'Académie des sciences. Série II, Mécanique, physique, chimie, astronomie, 318(5), 591-596.
  5. a et b Norman, M. R. (2011). The challenge of unconventional superconductivity Science, 332(6026), 196-200..
  6. H. Shaked, P.M. Keane, J.C. Rodriguez, F.F. Owen, R.L. Hitterman, et J.D. Jorgensen. Crystal Structure of the Hich-Tc Superconducting Copper-Oxides. Physica C. Elsivier, (1994).

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Cyr-Choinière, O. (2014). Brisure de symétrie et reconstruction anisotrope de la surface de Fermi dans la phase pseudogap des cuprates ; Savoirs UdeS ; Université de Sherbrooke
  • Defossez, A. (1999). Étude du couplage entre plans CuO2 dans des cuprates supraconducteurs feuilletés naturellement ou artificiellement (Thèse de Doctorat), et notice Inist-CNRS.
  • Leridon B (1999), Supraconducteurs à haute température critique et applications. Ed. Techniques Ingénieur (Présentation Google Livre).
  • Verret, S. (2014). interplan et compétition de phases dans le modèle de Hubbard des cuprates ; méemoire de maître ès sciences (M.Sc.). Dpt.de physique de l'Université de Sherbrooke