Visualiser la Supraconductivité Chirale

par Pablo Garcia Campos

Projet de thèse en Physique de la Matière Condensée et du Rayonnement

Sous la direction de Klaus Hasselbach.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale physique (Grenoble) , en partenariat avec Institut Néel (laboratoire) et de Matière Condensée, Matériaux et Fonctions (equipe de recherche) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Symétrie et topologie sont des concepts permettant de classifier la matière quantique. Briser des symétries autres que la symétrie de jauge serait, dans le cas d'un supraconducteur, une indication pour un appariement électron - électron non conventionnel. Un candidat potentiel pouvant montrer des brisures additionnelles de symétrie, notamment la symétrie par rapport au renversement du temps est le composé UPt3. Dans son cas, les scientifiques supposent que l'appariement e-e serait médié par des fluctuations de spin. UPt3 (Tc= 0.55 K) est le seul composé connu qui présente trois phases (A,B,C) supraconductrices. La transition de la phase A vers la phase B, la phase chirale, a lieu sous champ magnétique nul en refroidissant l'échantillon en dessous de 0.5 K. Des proposition théoriques prédisent l'existence de vortex fractionnaires qui apparaîtraient sur les parois de domaines séparant des régions de chiralité opposée mais énergétiquement équivalentes. Au cours de la thèse le candidat retenu va utiliser notre microscope magnétique à microSQUID à imager et à explorer ces parois de domaines. Pendant la thèse la sensibilité du microscope sera augmentée en développant des détecteurs plus sensibles et en installant un circuit d'amplification à basse température. Le gain en résolution magnétique permettra la mesure précise du flux magnétique porté par des vortex fractionnaires. D'autres matériaux seront étudié en suite.

  • Titre traduit

    Visualize Chiral Superconductivity


  • Résumé

    Symmetry and topology describe states of quantum matter: Breaking additional symmetries other than gauge symmetry is a long sought after indication for unconventional electron-electron pairing in superconductors. One potential candidate for evidencing an additional breaking of symmetry is the time reversal symmetry breaking (TRSB) in the case of UPt3, where superconductivity is thought to be not mediated by electron phonon coupling but is proposed to be driven by spin fluctuations. This is a promising candidate as UPt3 is the only crystal known to present three different superconducting phases (A,B,C) appearing below a temperature of 0.55 K. The boundary between the A and the chiral B phase is crossed upon cooling in zero field at 0.5K. Theoretical predictions propose the existence of fractional vortices pinned preferentially on the domain boundaries separating regions of energetically degenerate domains of the chiral order parameter of the B phase. We propose to use our existing scanning microSQUID microscope to image and explore domain walls separating regions of opposite chirality. During the thesis the successful candidate will improve the magnetic sensitivity of the microscope in developing microSQUIDs, operating in a regime without thermal hysteresis and implementing a SQUID Array amplifier. This gain in resolution will allow to resolve fractional vortices in UPt3 and to explore then further topological states in superconductors.