Fluctuations magnétiques dans le supraconducteur à échelles magnétiques UTe2


La découverte de supraconductivité non-conventionnelle dans le composé à fermions lourds UTe2 a récemment ouvert une brèche dans l’étude du couplage entre magnétisme et supraconductivité dans les systèmes à électrons fortement corrélés. Plusieurs phases supraconductrices ont été découvertes dans ce composé, au voisinage de transitions magnétiques induites sous pression ou champ magnétique, et UTe2 est un candidat pour un appariement supraconducteur de type triplet. Les fluctuations magnétiques jouent un rôle important dans le mécanisme de la supraconductivité. Alors que la présence de fluctuations ferromagnétiques, à ce jour non observées de manière directe, a d’abord été suspectée, des fluctuations antiferromagnétiques ont ensuite été identifiées par une équipe américaine.

Dans le cadre d’une collaboration entre le LNCMI, le MDN et le PHELIQS du CEA/IRIG, l’ILL, l’Université de Tohoku et le JAEA Tokai, deux expériences faites sur les spectromètres trois-axes Thales et IN12 de l’ILL ont permis de confirmer la présence de fluctuations antiferromagnétiques associées à un vecteur d’onde incommensurable. Elles ont mis en évidence que ces fluctuations sont quasi-bi-dimensionnelles, en lien avec la structure en échelles magnétiques des atomes d’uranium. Les spectres de diffusion inélastique des neutrons obtenus correspondent à un signal quasi-élastique saturant sous une température caractéristique de 15 K. Dans la phase supraconductrice, c’est-à-dire à des températures inférieures à 1.7 K, une résonance magnétique est observée. Elle se manifeste par l’ouverture d’un ‘gap’ dans les fluctuations antiferromagnétiques, confirmant l’importance de ces dernières dans le mécanisme conduisant à la supraconductivité. Ces résultats rappellent ceux observés dans d’autres supraconducteurs non-conventionnels (composés à fermions lourds, cuprates à haute température critique, etc.). Ils constituent une étape-clé pour la description du nouveau supraconducteur UTe2 et, de manière plus générale, pour la compréhension des liens entre magnétisme et supraconductivité non-conventionnelle.

  • Low-dimensional antiferromagnetic fluctuations in the heavy-fermion paramagnetic ladder UTe2, W. Knafo, G. Knebel, P. Steffens, K. Kaneko, A. Rosuel, J.-P. Brison, J. Flouquet, D. Aoki, G. Lapertot, and S. Raymond, Phys. Rev. B 104, L100409 (2021) [ arXiv | PRB ]
  • Feedback of superconductivity on the magnetic excitation spectrum of UTe2, S. Raymond, W. Knafo, G. Knebel, K. Kaneko, J. -P. Brison, J. Flouquet, D. Aoki, and G. Lapertot, J. Phys. Soc. Jpn. 90, 113706 (2021) [ arXiv | JPSJ ]

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