Les cailloux sont t’ils intelligents ? ou de la minéralogie à la physique

Orateur : Vincent DUBOST

Un caillou, objet inanimé, ayant une ame ou intelligence ? De l’animisme enfantin ? peut-être ! Mais la curiosité d’enfant, comme le dit Philippe Nozières dans sa Leçon Inaugurale au Collège de France, ne pourrait t’elle pas être un moteur pour un voyage dans la Matière Condensée ? Face à la déconcertante variété des matériaux et la complexité des interactions entre électrons, nous proposerons une démarche unifié centré sur le concept de fonction d’un atome ou d’un groupe d’atomes : à quoi il sert, face aux propriétés que l’on veut controler. Un exemple de chimie organique élementaire permettra de le préciser, avant de le transposer au solide, dans lequel nous brancherons ensuite progressivement la répulsion coulombienne : des semiconducteurs à l’hamiltonien de Heisenberg. D’abord la molybdénite MoS2, lamellaire, ou par analogie avec le graphite, on peut le doper pour le rendre supraconducteur, ou l’effeuiller jusqu’a la monocouche, changeant ainsi ses propriétés semiconductrices. Avec un pas de plus dans la complexité, nous montrerons comment des composés ternaires du système Pb-Sb-S peuvent être vu comme des super-réseaux naturels. Par la suite les pérovkites, qui ne se résument pas aux oxydes, avec leur proches cousins pnictures : les skutterudites. Cette structure est suffisemment simple mais assez complexe poue être controlable. Elle permettra de poser les concepts de la Transition Métal-Isolant de Mott et de présenter quelques notions sur les approches théoriques. Nous illustrerons comment la controler par le champ électrique dans un isolant de Mott complexe, GaTa4Se8 en présentant des résultats récents et complémentaires : transport, spectroscopies locales (STM) et un modèle phénoménologique simple permettant de capturer qualitativement cette transition. La répulsion est poussé à l’extrème, ne laissant que les fluctuations de spin. Le monde minéral est encore source d’inspiration, comme l’herbertsmithite et son réseau Kagomé. Ainsi, nous pourrons succintement introduire quelques notions sur les liquides de spin, entre l’image intuitive du Resonating Valence Bond, et le traitement par les bosons de Schwinger, le concept de particule esclave. Mais nous prendrons conscience que ce réseau n’est pas parfait ! Quelle a alors été la démarche du chimiste ? Nous aurons alors le regard aiguisé pour aller dénicher de nouveaux et amusantes topologies magnétiques dans les cailloux ! Ainsi, des postes à galène aux liquides de spin, nous parcourerons un siècle de physique de la matière condensée, et il y en aura pour petits et grands !

Télécharger dans mon agenda