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La présentation sera faite en français.
Résumé : La découverte de la supraconductivité dans un nickélate de néodyme en couche mince en-dessous d’une température critique de 15 K en 2019 a provoqué une grande effervescence autour de ces matériaux. Constitués d’une alternance infinie de couches d’oxyde de nickel et de couches de terre rare, ils présentent d’intéressantes analogies avec les cuprates, des oxydes de cuivres étudiés depuis les années 80 constituant l’archétype des supraconducteurs non-conventionnels, et dont le mécanisme sous-jacent reste à ce jour inexpliqué. En particulier, l’atome de nickel présente une configuration électronique d9 similaire à celle du cuivre dans ces derniers, laissant à penser que les mécanismes responsables de la supraconductivité dans ces nickélates dit « à infinité de couches » et dans les cuprates pourraient être analogues. La supraconductivité a ensuite été observée dans d’autres nickélates, y compris certains dont la ressemblance avec les cuprates est plus lointaine. En particulier, les composés bicouche et tricouche appartenant à la série de Ruddlesden-Popper présentent des températures critiques bien plus hautes, respectivement de l’ordre de 80 et 30 K, et des configurations électroniques différentes. C’est tout l’intérêt de ces nouveaux matériaux : ils offrent une nouvelle opportunité de comprendre le phénomène de supraconductivité non-conventionnelle, sous un angle nouveau. Dans cette thèse, les propriétés électroniques et structurales de certains de ces nickélates ont été étudiées au moyen de calculs ab initio. Deux méthodes ont été principalement employées, à savoir la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et la théorie des perturbations à N-corps dans l’approximation GW, cette dernière étant plus lourde à mettre en œuvre, mais aussi plus adaptée pour décrire les corrélations électroniques.
Lors de ma soutenance, je présenterai un premier travail qui a montré que l’interaction électron-phonon conventionnelle ne pouvait être responsable des températures critiques observées dans les composés à infinité de couches, ce qui avait pourtant été suggéré dans la littérature justement au moyen de calculs GW. Je présenterai ensuite un deuxième travail portant sur le composé bicouche au lanthane, sous pression ou contrainte épitaxiale, décrivant avec précision sa structure électronique au niveau GW. Ce travail a permis de mettre en exergue certaines différences clés entre les structures électroniques DFT et GW, sachant que la description de l’instabilité supraconductrice dépend fortement des détails de celles-ci.
