Contact: David LE BOLLOC’H, Vincent JACQUES
Dynamique non-linéaire d’ondes de densité de charge incommensurables sous courant
Les ondes de densité de charge (ODC) apparaissent principalement dans les systèmes de basse dimension (systèmes fortement anisotropes structuralement), composés de chaînes atomiques, ou de plans atomiques faiblement liés. Elles correspondent à une modulation spatiale de la densité de charge, avec un vecteur d’onde bien défini, en-dessous d’une température de transition Tc. Lorsque la période de cette modulation de charge est incommensurable avec celle du réseau atomique, des propriétés de transport non-linéaire peuvent être observées, correspondant à l’apport de charge supplémentaires participant au transport par des fronts d’ondes de l’ODC. Ce phénomène, souvent appelé “glissement des ODC” se produit au-delà d’un champ seuil Eth et la caractéristique courant-tension mesurée dévie alors de la loi d’Ohm.
L’équipe LUTECE s’intéresse à ce régime de glissement en mesurant spécifiquement la composante associée à la période de l’ODC par des techniques avancées de diffraction des rayons X en synchrotron (nanodiffraction et diffraction cohérente des rayons X). Plusieurs régimes ont pu être mis à jour jusqu’à présent et cette thématique continue d’être très active, à la fois pour l’étude de systèmes quasi-1D et quasi-2D.
Visualisation de la déformation des fronts d’ondes des ODC sous courant – accrochage au bord
Les techniques de nanodiffraction des rayons X permettent de sonder les échantillons à l’échelle locale, avec une sélectivité en q permettant de mesurer les différentes composantes périodiques du système indépendamment. Les données de diffraction permettent de distinguer entre variations locale de période et d’orientation sous différentes contraintes externes. Dans le cas des systèmes à ondes de densité de charge, cela permet par exemple de déterminer les variations de vecteur d’onde de l’ODC lorsqu’elle est soumise à un courant électrique, et de mettre en lumière des effets tels que l’accrochage aux bords de l’échantillon.
Références: Bellec et al. PRB 2020; Bellec et al. EPJB 2020.
Réseaux de solitons sous fort courant
Lorsque des systèmes à ODC sont soumis à des champs dépassant le champ seuil de dépiégeage, un régime de transport non-linéaire peut être observé. L’équipe LUTECE étudie cette phase de dynamique non-linéaire des ODC par mesures couplées de transport et de diffraction des rayons X cohérents. Cela a par exemple permis de mettre en évidence la génération de solitons de charge dans ce régime, spatialement ordonnés avec des périodes pouvant aller jusqu’à plusieurs micromètres. Cette observation expérimentale est corroborée par des modèles théoriques, et est compatible avec les différentes mesures de transport réalisées jusqu’alors.
Références: Le Bolloc’h et al. PRL 2008; VLR Jacques et al. , PRB 2012; Rojo-Bravo et al. PRB 2016.
Dynamique hors-équilibre de systèmes à électrons corrélés
L’équipe LUTECE étudie la dynamique hors-équilibre de systèmes à électrons corrélés, principalement par diffraction des rayons X résolue en temps suite à une excitation laser femtoseconde. Ces expériences se déroulent en grands instruments (synchrotron et XFEL). Les principaux sujets d’études concernent l’étude de systèmes proches de transitions de phases électroniques, pour comprendre les mécanismes sous-jacents à l’origine de la formation des phases électroniques. Cela concerne notamment :
- La dynamique d’ondes de densité de charge et de spin
- L’étude de la transition entre plusieurs ODC dans des composés quasi-2D (RTe3, 1T-TaS2…)
- Dynamique proche de transitions supraconductrices dans des supraconducteurs conventionnels