Supraconductivité à haute température dans les cuprates et les organiques : où en est-on ? (1)

Les succès les plus retentissants de la physique du solide reposent sur deux piliers : La théorie des bandes et la théorie BCS de la supraconductivité médiée par les phonons. Néanmoins, ces théories n’ont pas réussi à expliquer les phases normales et supraconductrices des cuprates et des supraconducteurs organiques en couche. Dans cette première leçon, j’identifie d’abord les difficultés théoriques suggérées par la structure et ces matériaux et par leurs diagrammes de phase. Je discute des observations qui démontrent qu’une transition métal – isolant induit par les interactions (transition dite de Mott) – contrôle la physique. J’expose ensuite le modèle d’Hubbard à une bande et démontre qu’il explique non seulement l’antiferromagnétisme observé dans ces composés, mais aussi le transfert de poids spectral. Ceci permet de mieux définir ce qu’est une phase de la matière et pourquoi il y a des différences entre corrélations faibles et corrélations fortes dans les phases antiferromagnétiques et supraconductrices. Après une brève revue des méthodes théoriques, j’aborde plus en détail la question du diagramme de phases. Quelles sont les trois grandes classes de mécanismes pour le pseudogap ? Pourquoi y a‐t‐il deux dômes dans le diagramme de phase des cuprates ? Qu’est‐ce que les méthodes théoriques expliquent au moins qualitativement ? Je termine avec quelques brefs commentaires sur les fermions lourds et le rôle des points criques quantiques pour la supraconductivité.