L'étude des transitions de phase quantiques, et plus particulièrement de la singularité de Griffith quantique, a progressé grâce à une équipe dirigée par Jian-Hao Chen qui étudie ce phénomène dans des monocristaux supraconducteurs haute température non conventionnels de CaFe1-xNixAsF. Ils ont observé des singularités de Griffith quantiques robustes influencées par des champs magnétiques, suggérant l'universalité potentielle de ce phénomène dans les supraconducteurs tridimensionnels et non conventionnels, ce qui pourrait améliorer la compréhension des mécanismes de supraconductivité à haute température.
Un nouvel article explore la singularité quantique de Griffith dans les transitions de phase, en se concentrant sur des études récentes qui pourraient élargir notre compréhension de la supraconductivité à haute température dans les matériaux non conventionnels.
L'exploration des transitions de phase quantiques exotiques est depuis longtemps un objectif clé de la 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 quantiques, un sous-ensemble des transitions de phase, se produisent en raison de fluctuations quantiques et sont réglées par des paramètres système spécifiques à la limite de température zéro.
La transition de phase supraconducteur-isolant/métal est un exemple classique de transition de phase quantique, qui a été intensément étudiée depuis plus de 40 ans. Le désordre est considéré comme l'un des facteurs d'influence les plus importants et a donc reçu une attention considérable. Pendant les transitions de phase, le système satisfait généralement l'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 brise l'invariance d'échelle traditionnelle, où une physique exotique émerge.
Figure 1 : Transition de phase supraconducteur-métal induite par champ magnétique avec plusieurs points critiques quantiques dans CaFe1-xNixAsF. Crédit : Science China Press
Singularité de Griffith dans les systèmes quantiques
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 qu'à rester constant. La singularité de Griffith quantique fait référence à la singularité de Griffith dans une transition de phase quantique.
Depuis que la singularité de Griffith quantique a été proposée, elle n'a été observée que dans des films supraconducteurs conventionnels de faible dimension et dans quelques ferromagnétiques tridimensionnels. L'existence de la singularité de Griffith quantique dans les supraconducteurs tridimensionnels et dans les supraconducteurs non conventionnels à haute température n'a pas encore été confirmée expérimentalement. Une telle confirmation permettra de mieux comprendre les mécanismes de la supraconductivité non conventionnelle à haute température.
Figure 2 : Diagramme de phase B–T de la singularité de Griffith quantique dans un supraconducteur anisotrope tridimensionnel. Crédit : Science China Press
Récemment, un groupe de recherche dirigé par Jian-Hao Chen, chercheur au Centre international des matériaux quantiques de l'École de physique de l'Université de Pékin, à l'Académie des sciences de l'information quantique de Pékin et au Laboratoire clé de physique et de chimie des nanodispositifs de l'Université de Pékin, a mené une étude sur la singularité quantique de Griffith dans le monocristal massif supraconducteur à haute température non conventionnel CaFe1 foisNiXAsF. Ils et leurs collaborateurs ont développé une série de CaFe sous-dopés de haute qualité1 foisNiXDes monocristaux massifs d'AsF ont été étudiés pour la première fois et l'évolution des singularités de Griffith quantiques anisotropes quasi-bidimensionnelles à tridimensionnelles a été observée dans les transitions de phase supraconducteur-métal entraînées par des champs magnétiques.
Ils ont découvert une singularité de Griffith quantique robuste qui peut durer jusqu'à 5,3 K et qui peut être induite dans les cristaux par des champs magnétiques parallèles et verticaux. Cette étude révèle non seulement l'universalité de la singularité de Griffith quantique dans les systèmes supraconducteurs à haute température tridimensionnels et non conventionnels, mais prédit également la possibilité de trouver des états de Griffith quantiques dans des familles de supraconducteurs à haute température moins conventionnelles (c'est-à-dire les supraconducteurs à base de nickel et de cuivre), ce qui pourrait favoriser davantage la compréhension des mécanismes de supraconductivité à haute température non conventionnels.
