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De Gennes
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Pierre-Gilles de Gennes

France, 1932 - 2007

Droits RéservésPierre Gilles de Gennes (1932- 2007) est un physicien français connu notamment pour ses découvertes sur les cristaux liquides et les polymères, qui lui valent le prix Nobel de physique en 1991. Mais il s’est aussi illustré dans les années 60 pour ses travaux sur la supraconductivité, qui vaudront au groupe qu’il anime à la faculté d’Orsay une réputation internationale.

Après sa thèse au CEA sur le magnétisme des métaux et alliages, de Gennes rejoint en 1959 le laboratoire de physique des solides d’Orsay qui venait de se créer à Orsay avec les professeurs A. Guinier, J. Friedel et R. Castaing. Il va s’intéresser, dans ce nouveau cadre, aux supraconducteurs dont la théorie venait d’être faite par Bardeen Cooper et Schrieffer aux États-Unis. Dans le même temps les soviétiques Abrikosov et Gorkov s’étaient intéressés aux propriétés magnétiques des supraconducteurs : la disparition de la supraconductivité en présence d’une faible concentration d’atomes de fer, par exemple, est due au fait que les paires d’électrons responsables de la supraconductivité sont « cassées » par l’interaction magnétique. 

De Gennes va considérer à son tour les interactions magnétiques dans les supraconducteurs, mais en utilisant, cette fois,  un champ magnétique pour casser les paires d’électrons. Dans les supraconducteurs dits de deuxième espèce (type II) tels que  des alliages supraconducteurs non magnétiques, le champ pénètre dans le matériau sous forme d’un réseau régulier de lignes de tourbillons dans le cœur desquels la supraconductivité s’annule. De Gennes propose  alors une  superbe expérience faite à Saclay par D. Cribier et B. Jacrot utilisant la diffusion de neutrons et qui mit en évidence ce réseau de tourbillons.

Il réalise aussi, avec Daniel Saint James, chercheur à Saclay, que, au-dessus du champ magnétique supérieur pour lequel  les interactions magnétiques font disparaître la supraconductivité dans un matériau massif, appelé Bc2, la supraconductivité persiste jusqu’à un champ supérieur Bc3= 1,69Bc2 au voisinage d’une surface libre.

Mais c’est à Orsay que son activité se poursuivra essentiellement avec un groupe qu’il fonde et baptise groupe de supraconductivité d’Orsay, composé à la fois d’une équipe expérimentale de quatre chercheurs – ce sont  « ses mousquetaires », dont l’auteur de ce témoignage - et de quelques théoriciens. Ses cours de DEA seront à l’origine d’un livre superconductivity of metals and alloys  qui reste aujourd’hui un ouvrage de référence.

Les études du groupe expérimental, principalement sur des couches minces métalliques, mettront en évidence la supraconductivité de surface et d’autres prédictions théoriques de de Gennes, comme l’absence de bande interdite dans les supraconducteurs en champ élevé à l’aide d’expériences d’effet tunnel, la possibilité d’induire de la supraconductivité dans un métal normal en proximité  avec une couche supraconductrice, etc. Une caractéristique  fondamentale de la recherche inspirée par de Gennes qui a attiré des physiciens du domaine entre les années 1960 et 1968, a été le travail en équipe qu’il a fait fonctionner associant largement expérimentateurs et théoriciens, où le chef d’orchestre savait être discret pour mettre en avant les jeunes que ses propres travaux inspiraient.
De Gennes se consacrera ensuite à la  matière molle, en particulier à la compréhension des cristaux liquides et des polymères. Il y appliquera par analogie des concepts utilisés pour décrire les transitions entre états ordonnés et désordonnés dans les solides qu’il avait étudiés, comme les supraconducteurs ou les ferromagnétiques, ce qui lui vaudra le Prix Nobel en 1991.

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