Magnétisme de bande et Supraconductivité : l'apport de la diffusion inélastique des neutrons

Laboratoire Léon Brillouin, CEA-CNRS, CE-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, France

Résumé

La technique de diffusion des neutrons permet d'étudier les corrélations magnétiques statiques et dynamiques sur une large gamme d'énergies et de vecteurs d'onde dans l'espace des phases. Elle offre une mesure directe de la partie imaginaire de la susceptibilité magnétique généralisé qui contient toutes les informations relatives aux excitations magnétiques d'un système. Dans un métal, les propriétés magnétiques sont principalement véhiculés par les spins des électrons itinérants. Nous décrirons comment la susceptibilité magnétiques est déterminé à partir des propriétés d'un liquide d'électrons, puis comment les excitations magnétiques rétro-agissent sur les propriétés des électrons. En passant d'un état métallique à un état supraconducteur, les électrons s'apparient pour former des paires d'électrons condensés dans un état quantique macroscopique. Aux électrons, se substituent de nouvelles quasiparticules. Nous décrirons comment la susceptibilité magnétique est modifiée et pour quelle raison de nouvelles excitations collectives peuvent apparaitre. Nous insisterons sur le fait que les électrons engendrent des excitations magnétiques qu'ils peuvent ensuite absorber, émettre ou encore (théoriquement) s'échanger pour induire une interaction attractive effective conduisant à la formation de paires d'électrons supraconductrices. Une fois ces concepts présentés, nous donnerons quelques exemples de la mesure de la partie imaginaire de la susceptibilité magnétique par diffusion inélastique des neutrons dans un métal normal, puis dans des matériaux supraconducteurs. Nous conclurons par quelques remarques d'ordre général permettant au lecteur de s'ouvrir à des problématiques que nous n'aurons pas abordés.