27 février 2017
Une Percée en Conditions Extrêmes : Combiner Pression et Champ Magnétique Pulsé

a) : La cellule de pression sur la canne champ pulsé. b) : L’échantillon dans la chambre de pression avec un échantillon de plomb qui sert de manomètre. c) : Courbes de magnétorésistance jusqu’à 60T du système antiferromagnétique CeRh2Si2 à différentes pressions proche de la pression critique d) : Diagramme de phase 3D de CeRh2Si2 illustrant la possibilité de détruire l’ordre antiferromagnétique par la température, la pression, et le champ magnétique en variant tous ces paramètres.

L’association de conditions extrêmes simultanées de haute pression et très fort champ magnétique est un outil très puissant permettant de moduler les interactions microscopiques pour atteindre et étudier de nouveaux états de la matière. Les mesures sous pression dans un champ magnétique statique ne présentent pas de difficulté particulière, mais le champ maximum reste limité. La technique des champs pulsés, permet d’obtenir un champ très fort (le record est autour de 100T) mais sur un temps très court, inférieur à la seconde. Mettre une cellule de pression dans un champ magnétique pulsé comporte des défis spécifiques, et aucun instrument permettant des mesures de ce type en routine n’existait jusqu’ici.
En collaboration avec le LNCMI Toulouse dans le cadre du projet ANR « PRINCESS » nous avons mis au point une cellule de pression permettant des mesures de résistivité en champ magnétique pulsé jusqu’à 60T, sous pression jusqu’à au moins 4GPa (40 kbars), et à des températures aussi basses que 1.5K. La première étude a permis d’établir le diagramme de phase 3D (T,H,p) d’un système antiferromagnétique Ising (CeRh2Si2) et de comparer les transitions quantiques lorsque l’ordre antiferromagnétique est détruit par la pression, par le champ magnétique, ou par une combinaison des 2.
Cet outil unique au monde ouvre également des perspectives dans d’autres domaines très variés comme l’étude des supraconducteurs à haute température critique, et l’étude de systèmes présentant des états topologiques originaux, un sujet en pleine expansion actuellement.

 

Pressure cell for transport measurements under high pressure and low temperature in pulsed magnetic fields
Daniel Braithwaite, William Knafo, Rikio Settai, Dai Aoki, Shuhei Kurahashi and Jacques Flouquet
Rev. Sci. Instrum. 87, 023907 (2016);
http://dx.doi.org/10.1063/1.4941714

Three-dimensional critical phase diagram of the Ising antiferromagnet CeRh2Si2 under intense magnetic field and pressure
W. Knafo, R. Settai, D. Braithwaite, S. Kurahashi, D. Aoki, and J. Flouquet
Phys. Rev. B 95, 014411
http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.95.014411

 

Maj : 27/02/2017 (1241)

 

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