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Article Dans Une Revue Comptes Rendus. Physique Année : 2024

Quasi one-dimensional organic conductors: from Fröhlich conductivity and Peierls insulating state to magnetically-mediated superconductivity, a retrospective

Les conducteurs organiques quasi-unidimensionnels: de la conduction de Frohlich et de l’état isolant de Peierls à la supraconduction controlée par le magnétisme, une rétrospective

Résumé

It is indisputable that the search for high-temperature superconductivity has stimulated the work on low-dimensional organic conductors at its beginning. Since the discovery of true metal-like con- duction in molecular compounds more than 50 years ago, it appeared that the chemical composition and the quasi one-dimensional crystalline structure of these conductors were determining factors for their physical properties; materials with incommensurate conduction band filling favoring the low- dimensional electron-phonon diverging channel and the establishment of the Peierls superstructure and more rarely superconductivity at low temperature, while those with commensurate band filling favor either magnetic insulating or superconducting states depending on the intensity of the coupling between conductive chains. In addition, the simple structures of these materials have allowed the development of theoretical models in close cooperation with almost all experimental findings. Even though these materials have not yet given rise to true high-temperature superconductivity, the wealth of their physical properties makes them systems of choice in the field of condensed matter physics due to their original properties and their educational qualities. Research efforts continue in this field. The present retrospective, which does not attempt to be an exhaustive review of the field, provides a set of experimental findings alluding to a theoretical development while a forthcoming article will address in more details the theoretical aspect of low dimensional conductors and superconductors.
Il est incontestable que la recherche de supraconductivité à haute température a stimulé le début des travaux sur les conducteurs organiques de faible dimensionnalité. Après la découverte d'une véritable conduction de type métallique dans des composés moléculaires il y a plus de 50 ans, il est apparu que la composition chimique et la structure cristalline quasi unidimensionnelle de ces conducteurs étaient des facteurs déterminants pour leurs propriétés physiques ; les matériaux à remplissage incommensurable des bandes de conduction favorisant le canal divergeant électron-phonon et l'établissement d’une superstructure de Peierls, et plus rarement une supraconductivité, tandis que ceux à remplissage commensurable favorisent en fonction de l'intensité du couplage entre les chaînes conductrices soit des états magnétiques isolants, soit des états supraconducteurs. En outre, les structures simples de ces matériaux ont permis de développer des modèles théoriques en interaction étroite avec presque tous les résultats expérimentaux. Même si ces matériaux n'ont pas encore donné lieu à une véritable supraconductivité à haute température, la richesse de leurs propriétés physiques en fait des systèmes de choix dans le domaine de la physique de la matière condensée en raison de leurs propriétés originales et de leurs qualités pédagogiques. Les efforts de recherche se poursuivent dans ce domaine. Cette rétrospective ne prétend pas être une revue exhaustive du domaine, mais fournit un ensemble de résultats expérimentaux en contact étroit avec le développement théorique.
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Dates et versions

hal-04271515 , version 1 (06-11-2023)
hal-04271515 , version 2 (26-02-2024)

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Paternité - Pas d'utilisation commerciale

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Citer

Denis Jerome, Claude Bourbonnais. Quasi one-dimensional organic conductors: from Fröhlich conductivity and Peierls insulating state to magnetically-mediated superconductivity, a retrospective. Comptes Rendus. Physique, 2024, 25, pp.17-178. ⟨10.5802/crphys.164⟩. ⟨hal-04271515v2⟩

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