Superconductivité non conventionnelle : Le cas particulier de la singularité de Griffith

L'étude des transitions de phase quantiques, en particulier la singularité quantique de Griffith, a progressé avec une équipe dirigée par Jian-Hao Chen enquêtant sur ce phénomène dans des cristaux massifs monocristallins superconducteurs à haute température non conventionnels de CaFe1-xNixAsF. Ils ont observé des singularités de Griffith quantiques robustes influencées par les champs magnétiques, suggérant l'universalité potentielle de ce phénomène dans les superconducteurs tridimensionnels et non conventionnels, ce qui pourrait améliorer la compréhension des mécanismes de la superconductivité à haute température.

Un nouvel article explore la singularité de Griffith quantique dans les transitions de phase, en se concentrant sur des études récentes qui pourraient élargir notre compréhension de la superconductivité à haute température dans des matériaux non conventionnels.

L'exploration des transitions de phase quantique exotiques est depuis longtemps un point focal clé en physique de la matière condensée. Un phénomène critique dans une transition de phase est entièrement déterminé par sa classe d'universalité, qui est régie par des paramètres spatiaux et/ou d'ordre et reste indépendante des détails microscopiques. Les transitions de phase quantique, un sous-ensemble des transitions de phase, se produisent en raison des fluctuations quantiques et sont réglées par des paramètres spécifiques du système à la limite de température nulle.

La transition de phase superconducteur-isolateur/métal est un exemple classique de transition de phase quantique, qui a été intensément étudié depuis plus de 40 ans. Le désordre est considéré comme l'un des facteurs influents les plus importants, et a donc reçu une attention généralisée. Pendant les transitions de phase, le système satisfait généralement une invariance d'échelle, de sorte que la classe d'universalité sera caractérisée par un seul exposant critique. En revanche, la particularité de la singularité de Griffith quantique est qu'elle rompt l'invariance d'échelle traditionnelle, où une physique exotique émerge.

La physique de la singularité de Griffith remonte à 1969, lorsque le physicien américain Griffiths a proposé un type de transition de phase dans laquelle l'invariance d'échelle est rompue. Dans ce cas, l'exposant critique a tendance à diverger plutôt que de rester constant. La singularité de Griffith quantique fait référence à la singularité de Griffith dans une transition de phase quantique.

Depuis la proposition de la singularité de Griffith quantique, elle n'a été observée que dans des films superconducteurs basse dimension et quelques ferromagnétiques tridimensionnels. L'existence de la singularité de Griffith quantique dans des superconducteurs tridimensionnels et dans des superconducteurs à haute température non conventionnels doit encore être confirmée expérimentalement. Une telle confirmation éclairera la compréhension des mécanismes de la superconductivité à haute température non conventionnelle.

Récemment, un groupe de recherche dirigé par Jian-Hao Chen, chercheur au Centre International pour les Matériaux Quantiques à l'École de Physique de l'Université de Pékin, à l'Académie de Pékin des Sciences de l'Information Quantique, et au Laboratoire clé pour la Physique et la Chimie des Nanodispositifs de l'Université de Pékin, a mené une étude sur la singularité de Griffith quantique dans le cristal massif monocristallin superconducteur à haute température non conventionnel CaFe1-xNixAsF. Lui et ses collaborateurs ont cultivé une série de cristaux massifs monocristallins sous-dopés de haute qualité de CaFe1-xNixAsF pour la première fois et ont observé l'évolution des singularités de Griffith quantiques anisotropes quasi-bidimensionnelles à tridimensionnelles dans les transitions de phase superconducteur-métal entraînées par des champs magnétiques.

Ils ont trouvé une singularité de Griffith quantique robuste qui peut durer jusqu'à 5,3 K, et elle peut être induite dans les cristaux par des champs magnétiques à la fois parallèles et verticaux. Cette étude révèle non seulement l'universalité de la singularité de Griffith quantique dans des systèmes superconducteurs à haute température tridimensionnels et non conventionnels, mais prédit également la possibilité de trouver des états de Griffith quantiques dans plus de familles de superconducteurs à haute température non conventionnels (c'est-à-dire, les superconducteurs à base de nickel et de cuivre), ce qui pourrait favoriser une meilleure compréhension des mécanismes de la superconductivité à haute température non conventionnelle.