Groupe Taillefer

Groupe de recherche en matériaux quantiques à l'Université de Sherbrooke

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Réunion du programme Matériaux quantiques

Mai 2022

Quelques membres du groupe Taillefer étaient en personne à la rencontre Cifar 2022 qui a eu lieu à Toronto. Ils ont apprécié l'expérience remplie de belles discussions!


Ce programme promet de travailler à l’avènement de l’âge quantique. Il explore la science fondamentale qui sous-tend la matière quantique, la matière première des technologies quantiques qui définiront le XXIe siècle. Parmi ces technologies, notons des supraconducteurs à température ambiante qui pourraient transporter l’électricité sans perte et révolutionner le transport d’énergie. Ou bien l’ordinateur quantique qui exploiterait l’intrication des électrons, une façon extrêmement puissante de manipuler l’information. Mentionnons en outre des innovations en matière de matériaux quantiques qui dépassent actuellement notre imagination.

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Nouvelle publication sur les mesures de transport dans α-RuCl3

Avril 2022

Les liquides de spins quantiques sont des matériaux qui ont le potentiel, en théorie, d'héberger de nouvelles particules ou excitations telles que les spinons ou les fermions de Majorana. Pour les expérimentateurs, le défi est de détecter ces dernières de façon concluante. Certaines des excitations prédites sont mobiles et ainsi détectables avec des mesures de transport thermique. En utilisant la conductivité thermique de Hall—la conductivité thermique transverse générée par un champ magnétique—nous apportons un nouveau regard sur les porteurs de chaleurs mobiles dans un candidat de liquide de spins, α-RuCl3.


Evidence of a Phonon Hall Effect in the Kitaev Spin Liquid Candidate α-RuCl3
Lefrançois, Grissonnanche et al., PRX 12, (2022).

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Première publication de l'année 2022!

Février 2022

Les supraconducteurs à haute température pourraient révolutionner la façon dont nous transportons et stockons l'énergie, mais nous devons d'abord élucider la façon dont les électrons interagissent entre eux dans ces matériaux quantiques uniques. Dans les matériaux d'oxyde de cuivre appelés cuprates, les électrons entrent dans l'une des deux phases électroniques inhabituelles de la matière avant de s'apparier pour devenir supraconducteurs : les phases de "métal étrange" et de "pseudogap". La nature de ces deux phases n'est pas entièrement comprise et leur étude peut nous indiquer comment les électrons s'organisent collectivement pour produire la supraconductivité. Nous avons jeté un nouvel éclairage sur ces deux phases en mesurant l'effet Seebeck : la réponse électrique d'un cuprate à un gradient de température.


Seebeck Coefficient in a Cuprate Superconductor: Particle-Hole Asymmetry in the Strange Metal Phase and Fermi Surface Transformation in the Pseudogap Phase
Gourgout, Grissonnanche et al., PRX 12, 011037 (2022).

Recherche

Études des électrons dans les matériaux quantiques

Les interactions fortes entre les électrons sont une source inépuisable de propriétés collectives intrigantes. Les matériaux quantiques que nous étudions incluent les supraconducteurs non-conventionnels, les liquides de spin, les isolants topologiques et les semi-métaux de Weyl, entre autre. Notre approche expérimentale consiste à mesurer les propriétés de transport électrique, thermique et thermo-électrique de ces matériaux quantiques en les soumettant à différentes conditions de température, de champ magnétique et de pression. Ces mesures nous permettent d’explorer le comportement des électrons et de décrire les interactions à l’origine de ce comportement.


Matériaux quantiques

Supraconducteurs non-conventionnels, liquides de spin, isolants topologiques, semi-métaux de Weyl.

Supraconductivité

Propriété d’un matériau qui lui permet de transporter un courant électrique avec une résistance nulle et d’expulser le champ magnétique.

Mesure de transport

Résistivité électrique, conductivité thermique, effet Hall, effet Seebeck, effet Nernst, effet Righi–Leduc.

Basse température

Deux réfrigérateurs à dilution nous permettent d’atteindre des températures de quelques dizaines de millikelvin.

Champ magnétique

Des solénoïdes de fils supraconducteurs nous donnent accès à des champs magnétiques jusqu’à 20 T.

Haute pression

Nos cellules de pression peuvent appliquer jusqu’à 2 GPa, soit 20 000 fois la pression atmosphérique.

Les Laboratoires

Des cryostats aux frigos à dillution en passant par les salles de préparations...

Photo : UdeS - Martin Blache

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