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GDR Matériaux et interactions en compétition

Depuis les années soixante dix, les percées les plus marquantes dans le domaine de la matière condensée ont été faites dans les matériaux présentant de fortes corrélations électroniques. En effet, ce sont ces systèmes qui ont été le siège de la découverte de nombreuses propriétés particulièrement fascinantes tant du point de vue fondamental que de celui des applications potentielles. Pour n’en citer que quelques unes parmi les plus remarquables rappelons la découverte de la supraconductivité à haute température critique dans les oxydes de cuivre ou la magnéto-résistance colossale dans les oxydes de manganèse.

Ces propriétés sont intrinsèquement liées au caractère fortement corrélé de la structure électronique des matériaux. En effet, dans les matériaux plus conventionnels comme les semi-conducteurs à base de silicium, les effets de délocalisation dominent la structure électronique et les électrons peuvent être considérés, dans une première approximation, comme indépendants. Dans les matériaux à fortes corrélations électroniques, les effets de délocalisation ne sont plus dominants et les mouvements des électrons sont fortement corrélés. Il en résulte que les interactions et degrés de liberté oblitérés par les effets de délocalisation dans les autres systèmes (spin, charge, réseau, orbital) deviennent ici pertinents et que de leur interaction, voire de leur compétition, résulte un grand nombre d’états fondamentaux et les propriétés fascinantes observées.