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Contexte scientifique


 

États électroniques corrélés dans les systèmes en dimensions réduites 

 

La problématique des corrélations fortes connaît actuellement un nouvel âge d’or en physique de la matière condensée, grâce à la diversité des systèmes concernés. Il s’agit aussi bien des matériaux de type oxydes (par exemple les composés supraconducteurs à haute température critique), que des fermions lourds, des composés organiques, des assemblées de spins quantiques, des gaz d’électrons bi- ou quasi- bidimensionnels, des atomes froids, des objets méso- ou nanoscopiques ou encore, dernièrement, des couches de graphène. En outre, dans le contexte de la physique atomique, les atomes froids permettent de réaliser des représentations de systèmes corrélés modèles où les paramètres pertinents peuvent être réglés à volonté. Des avancées théoriques et expérimentales remarquables ont permis de mieux cerner la nature complexe des états fondamentaux et des excitations de ces systèmes ; ceux-ci correspondent à la formation d’états quantiques collectifs dont les propriétés sont radicalement différentes de celles qui caractérisent les quasiparticules de Landau décrivant bien les matériaux tridimensionnels. La signature de ces états se lit dans les réponses thermodynamique, magnétique et de transport qui sont singulières ou encore dans le comportement non conventionnel que l’on observe en sondant localement le système ou en le couplant à des réservoirs. De nombreuses questions restent encore en suspens. Parmi elles, la façon dont s’effectuent les cross-over dimensionnels associés aux couplages s’établissant lorsqu’on abaisse la température, l’impact du désordre et des compétitions entre phases sur les diagrammes de phases de ces systèmes. Des concepts « universels » se dégagent actuellement au travers de contributions expérimentales et théoriques, qui permettront d’apporter des réponses à ces questions. Ces progrès, qui tendent à une description unifiée des systèmes corrélés de basse dimension, seront présentés tout au long de cette conférence.