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Conditions extrêmes de pression et champ magnétique


​Une équipe de l’Inac a développé une cellule de haute pression permettant des mesures dans des conditions exceptionnelles de température et de champ magnétique. Cet outil puissant permet d’explorer des états de la matière jusque-là inaccessibles et d’étudier en particulier des supraconducteurs à haute température ou des matériaux « topologiques » qui laissent entrevoir des applications possibles en calcul quantique.

Publié le 20 mars 2017

​Les mesures sous pression dans un champ magnétique statique ne présentent pas de difficulté particulière, mais le champ maximum reste limité (record mondial de 45 teslas). La technique des champs magnétiques pulsés permet de dépasser cette limite (record voisin de cent teslas) sur un temps court, inférieur à la seconde. Or introduire une cellule de pression dans un champ magnétique pulsé n'est pas simple parce que des courants de Foucault sont alors induits dans tout élément métallique, entraînant un échauffement et des forces de Lorentz considérables. Aucun instrument permettant de telles mesures en routine n'existait jusque-là.

Les chercheurs de l'Inac ont mis au point une cellule de pression autorisant des mesures de résistivité en champ magnétique pulsé jusqu'à 60 teslas, sous pression jusqu'à 4 gigapascals (40 kilobars), et à des températures aussi basses que 1,5 kelvin.

Une première étude a permis d'établir le diagramme de phases en température, champ magnétique et pression (T,H,p) d'un système antiferromagnétique (CeRh2Si2) et de comparer les transitions de phase quantiques lorsque l'ordre antiferromagnétique est détruit par la pression, par le champ magnétique ou par une combinaison des deux.

Ce travail a été mené en collaboration avec le Laboratoire national des champs magnétiques intenses (CNRS), à Toulouse.

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