Hexaborure de samarium

L'hexaborure de samarium (SmB₆) est un composé à valence mixte où le samarium est présent à la fois sous forme d'ions Sm²⁺ et Sm³⁺ dans le rapport 3:7^[3]. C'est un isolant de Kondo ayant un état de surface métallique^[4].

Hexaborure de samarium
Structure de l'hexaborure de samarium
Identification
No CAS	12008-30-9
No ECHA	100.031.384
No CE	234-536-3
PubChem	133108844
SMILES	[B].[B].[B].[B].[B].[B].[Sm] PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/6B.Sm Std. InChIKey : IYKQPDWKORWUNW-UHFFFAOYSA-N
Propriétés chimiques
Formule	B6SmSmB6
Masse molaire[1]	215,23 ± 0,06 g/mol B 30,14 %, Sm 69,86 %,
Propriétés physiques
T° fusion	2400 ± 100 °C[2]
Cristallographie
Système cristallin	Cubique
Classe cristalline ou groupe d’espace	Pm3m (no 221) cubique Hermann-Mauguin : ${\displaystyle P\ 4/m\ {\bar {3}}\ 2/m\,}$ Hermann-Mauguin court : ${\displaystyle Pm{\bar {3}}m\,}$ Schoenflies : ${\displaystyle O_{h}^{1}\,}$
Composés apparentés
Autres cations	Hexaborure de calcium, Hexaborure de strontium, Hexaborure de baryum, Hexaborure d'yttrium, Hexaborure de lanthane, Hexaborure de cérium, Hexaborure d'erbium
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Premières études

Il a été étudié pour la première fois par des scientifiques soviétiques au début des années 1960^[5]. D'autres études furent ensuite conduites aux laboratoires Bell^[5]. En 1968, leurs chercheurs avaient noté des changements dans leur configuration électronique à différentes températures^[6]. A des températures supérieures à 50 K, ses propriétés sont typiques d'un métal de Kondo, avec une conductivité électrique métallique caractérisée par une forte diffusion des électrons (en), tandis qu'à basse température, il se comporte comme un isolant non-magnétique avec une bande interdite étroite d'environ 4–14 meV^[7]. La transition métal-isolant (en) induite par le refroidissement dans SmB₆ s'accompagne d'une forte augmentation de la conductivité thermique, cuminant à environ 15 K. La raison de cette augmentation est que les électrons ne contribuent pas à la conductivité thermique à basse température, qui est plutôt dominée par les phonons. La diminution de la concentration d'électrons réduit le taux de diffusion électron-phonon^[8].

Recherche du XXIe siècle

Au XXIe siècle, les physiciens de la matière condensée se sont de plus en plus intéressés à SmB₆, affirmant qu'il pouvait s'agir d'un isolant topologique^{[9],[10],[11]}. D'autres chercheurs n'ont trouvé aucune preuve d'états topologiques de surface^[12].

L'augmentation de la résistance électrique lorsque la température diminue indique que le matériau se comporte comme un isolant ; cependant, des mesures récentes révèlent une surface de Fermi (une limite abstraite pour les électrons dans l'espace de la quantité de mouvement) caractéristique d'un bon métal, indiquant un état fondamental plus exotique double métal-isolant^[13],[14]. La résistivité électrique à des températures inférieures à 4 K présente un plateau distinct^[15], que l'on pense être la coexistence d'un état isolant (en volume) et d'un état conducteur (en surface). A des températures proches du zéro absolu, les oscillations quantiques du matériau augmentent à mesure que la température baisse, un comportement qui contredit à la fois l'analyse de Fermi et les règles qui régissent les métaux conventionnels^{[13],[16],[14]}. Bien qu'il ait été soutenu que les oscillations quantiques sur des échantillons fabriqués à partir de flux d'aluminium^[17]peuvent résulter d'inclusions d'aluminium^[18], une telle explication est exclue pour des échantillons fabriqués par la méthode du four à image^[13],[15], plutôt que par la méthode de croissance du flux^[17],[18].

Voir aussi

• Borure