Thèse Etude Sous Conditions Extrêmes de Pression des Ordres Magnétiques Électroniques et Supraconducteurs en Compétition dans les Nickelates Lnn+1Nino3n+1 H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Grenoble Alpes École doctorale : PHYS - Physique Laboratoire de recherche : Institut Néel Direction de la thèse : Pierre TOULEMONDE ORCID 0000000163240130 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-13T23:59:59 Après près de 40 ans de recherche sur la supraconductivité à haute température critique, Tc, dans les cuprates, celle ci a été découverte en 2019 dans les films minces de nickelates de (Ln1 xAEx)NiO2 [1], avec une Tc approchant 40 K maintenant, puis plus récemment, de manière surprenante, sous haute pression (HP > 14 GPa), successivement dans les nickelates « double couche » (n = 2) La3Ni2O7 (La327) de Tc > 80 K [2,3,4] et « triple couche » (n = 3) La4Ni3O10 (La4310) de Tc ~ 30 K [5] appartenant à la série Lan+1NinO3n+1. Ces nickelates présentent des ordres de charge et/ou de spins dont les fluctuations associées, obtenus par dopage chimique ou pression mécanique, pourraient être à l'origine de la supraconductivité [6]. Une corrélation entre Tc et paramètres structuraux pertinents (comme le paramètre de maille a) a été tentée, mais cette relation n'est pas simple. À l'Institut Néel, depuis 2023, nous avons étudié le diagramme de phase Pression - Température de La327 et La4310. Ce sujet de recherche débutera par l'étude en pression des nickelates bicouches La2LnNi2O7-, (Ln = Pr ou Sm) à faible concentration de défauts. Il comprendra des expériences de diffraction des rayons X sous pression préliminaires au laboratoire, en vue de mesures plus poussées sur source de neutrons et source synchrotron. Il sera complété par le développement de mesures d'aimantation/HP. D'éventuelles mesures de résistivité ou de spectroscopie Raman sous HP en collaboration avec les groupes MagSup (Néel) ou IMAPEC (PHELIQS/CEA) pourront être envisagées durant la thèse. On s'intéressera en parallèle au composé monocouche (n = 1) La2NiO4 (La214) qui a suscité un regain d'intérêt récent car sa forme orthorhombique est prédite 'altermagnétique'. Ce travail s'inscrit plus largement dans un objectif à long terme : la stabilisation de la supraconductivité dans ces nickelates à pression (quasi) ambiante grâce à une substitution chimique adéquate et/ou à l'utilisation de nouvelles techniques de synthèse. À l'Institut Néel, au cours des cinq dernières années, nous avons travaillé sur les oxydes de Ni constitués de couches infinies NiO2, avec notamment une thèse qui a été soutenue en 2025 sur les formes massives de ces composés. Plus récemment, dans le groupe MRS, nous avons entrepris des études sur les composés Lnn+1NinO3n+1, en particulier les membres n = 2 et 3. Ce sujet de thèse s'inscrit dans la poursuite de ces études. Ce sujet de thèse vise à mieux comprendre la supraconductivité dans ces nickelates bi-, tri-couches et dérivés, mais aussi son interaction avec les phases en compétition, en étudiant leur diagramme de phase. On tentera de stabiliser cet état supraconducteur à pression ambiante. Enfin, à plus long terme, on s'intéressera aux palladates, des composés similaires, dont certains, théoriquement, pourraient se révéler de bons supraconducteurs. Au cours de cette thèse, on s'intéressera aux nickelates (plus spécifiquement Ln-327 et Ln-214) et dérivés avec différentes terres rares mais aussi aux systèmes dopés. La synthèse des monocristaux et des échantillons polycristallins sera menée au laboratoire, notamment sous haute pression et
haute température, si nécessaire. L'étude des propriétés structurales, magnétiques et électroniques des échantillons, sera réalisée en fonction de la température, sur nos différents montages expérimentaux disponibles. Des mesures sous haute pression (HP) sont prévues :
diffraction des rayons X (XRD) et mesures d'aimantation ou résistivité, notamment en collaboration avec l'équipe « IMAPEC » du PHELIQS au CEA Grenoble, et potentiellement de spectroscopie Raman en collaboration avec l'équipe MagSup. Des campagnes de mesures sur synchrotrons (ESRF, SOLEIL et Elettra en Italie) et réacteurs à neutrons (ILL) complèteront celles-ci.

Une bonne formation en science des matériaux et en physique de la matière condensée est requise. Un candidat dynamique et motivé pour un travail d'équipe est recherché.