Groupe de renormalisation quantique et mécanisme de supraconductivité chez les conducteurs organiques quasi-unidimensionnels

Abstract

Ce travail sera consacré aux effets engendrés par la présence d'une intégrale de transfert électronique transverse sur les propriétés magnétiques et supraconductrices d'un système de chaînes métalliques quasi-unidimentionnelles. Plus spécifiquement, il se donne pour principal objectif d'évaluer l'amplitude des corrélations supraconductrices ou particule-trou interchaînes dans ces systèmes d'électrons corrélés quasi-1D. La méthode des intégrales fonctionnelles en présence de champs anticommutants et le groupe de renormalisation quantique seront utilisés dans l'évaluation des fonctions de corrélation interchaînes. Nous montrons dans un premier temps comment, en régime de haute température, des corrélations de paires interchaînes supraconductrices et d'onde de densités (spin et charge) sont générées respectivement par la présence de fluctuations intrachaînes d'onde de densité (spin et charge) et supraconductrice. Notre intérêt se portant particulièrement sur la supraconductivité, nous nous limitons par la suite au cas des corrélations supraconductrices interchaînes et nous montrons que ces dernières sont de courte portée en régime de haute température. Nous montrons aussi que la paire interchaîne singulet a pour dimension transverse minimale le premier voisin et que celle de la paire triplet est le second voisin. Parce que les corrélations interchaînes se limitent principalement aux premiers voisins, le singulet est donc largement favorisé en l'absence d'un champ magnétique. Bien qu'à haute température, les électrons sont confinés sur les chaînes, la propagation transverse de paires interchaînes par effet tunnel (Josephson) est cependant possible. En effet, nous montrons dans un second temps, qu'il existe un mécanisme de délocalisation transverse de type Josephson pour les paires interchaînes à hautes températures, lequel est dominant pour les paires singulets interchaînes. Nous montrons par ailleurs que pour des matériaux quasi-unidimensionnels d'intérêt, tel les sels de Bechgaard (T MTSF)₂X, cet effet tunnel à deux-particules n'a pas la possibilité de se développer suffisamment pour provoquer l'apparition d'un ordre supraconducteur macroscopique à haute température. Chez ces matériaux, l'ordre magnétique isolant est nettement favorisé et sa manifestation a pour effet d'interrompre le développement des corrélations supraconductrices. Aussi, nous montrons que la présence d'un mécanisme de frustration magnétique est un préalable nécessaire à l'apparition d'une phase supraconductrice. En outre, en raison de la morphologie du réseau de chaînes de ces matériaux, le type de frustration magnétique réalisable a pour effet de réduire considérablement les fluctuations magnétiques lesquelles sont à l'origine des corrélations supraconductrices interchaînes. Conséquemment, la transition de phase du même nom ne peut se réaliser qu'à basse température. Enfin, puisque dans ce réseau de chaînes les fluctuations d'onde de densité sont abondantes à haute température, nous nous intéressons aux mécanismes dominants de diffusion liés à ces fluctuations qui peuvent affecter la résistivité dans ce domaine de température. Nous retrouvons et généralisons ainsi, des résultats connus où impureté non-magnétique et fluctuations d'onde de densité s'associent pour influencer la résistance en température. De plus, nous générons grâce à ces impuretés et à ces fluctuations, des interactions effectives intrachaîne et interchaîne de type umklapp qui dépendent de la température et qui font intervenir l'ensemble des chaînes du réseau. Finalement, nous soulignons qu'en raison des identités de Ward, la contribution des fluctuations supraconductrices à la conductivité, en régime de haute température, est absente.