Dans les oxydes de cuivre supraconducteurs à haute température, l’existence d’un état électronique nématique fait débat depuis longtemps. Ces matériaux sont constitués d’un empilement de plans CuO₂, ce qui leur confère un fort caractère bidimensionnel. Ces plans sont pavés de plaquettes carrées aux sommets desquels se trouvent les atomes de cuivre séparés par des atomes d’oxygène. Les propriétés électroniques et magnétiques de ce système devraient en principe être invariantes par rotation de 90°. Ces matériaux pourraient toutefois développer une instabilité électronique nématique qui peut avoir deux origines distinctes : l’une dans l’espace réel, l’autre dans l’espace réciproque. Dans l’espace réel, les porteurs de charge pourraient se répartir de façon non uniforme dans les planes CuO₂, formant des rubans où se concentrerait une forte densité de porteurs de charge séparant des régions pauvres en porteurs de charge. C’est ce que l’on appelle l’instabilité de type Stripes. Alternativement, lorsque l’on considère un système métallique, les électrons sont décrits comme des ondes de vecteur de propagation k et d’énergie Ek. Dans l’espace réciproque, les électrons occupent les états de plus basse énergie jusqu’à EF l’énergie de Fermi. La surface de Fermi, qui décrit une surface équi-énergétique à EF, peut devenir uniformément instable. Pour éviter cet état instable, la surface de Fermi peut spontanément se distordre et ne respecte plus les propriétés de symétrie du système. Dans les oxydes de cuivre supraconducteurs, que l’état électronique nématique soit lié à des stripes ou à une distorsion de la surface de Fermi, on s’attend à ce que les propriétés électroniques mesurées le long d’une liaison CuO et le long de celle à 90° de celle-ci ne soient plus équivalentes. Par ailleurs, les électrons portant un moment magnétique (spin), la perte de l’invariance par rotation doit également apparaître au travers des propriétés magnétiques.

Cependant même en présence d’une instabilité électronique nématique, le système va développer une multitude de domaines qui sont tous identiques à une rotation à 90° près, en l’absence d’un axe directeur commun à tous ces domaines. Cet axe directeur peut être fixé en imposant une contrainte au système. Par exemple, en considérant des matériaux pour lesquels les plans CuO₂ sont pavés de plaquettes rectangulaires presque carrées (distorsion orthorhombique d’un réseau quadratique), l’état électronique nématique va naturellement s’ancrer sur la faible anisotropie du réseau cristallin. Le composé supraconducteur YBa₂Cu₃O_6+x présente ce type de petite déformation structurale et se trouve être de fait un bon candidat pour l’étude de l’existence d’une instabilité électronique nématique dans les oxydes de cuivre supraconducteurs à haute température critique.

Dans l’article de Science 319 (2008) 597, V. Hinkov et collaborateurs ont étudiés par diffusion inélastique des neutrons le spectre des excitations magnétiques dans le composé YBa₂Cu₃O_6.45 qui devient supraconducteurs en dessous de ~35 Kelvin. Leur étude a permis de montrer que les excitations magnétiques de basse énergie ne sont plus invariantes par rotation à 90° en dessous de ~150 Kelvin. Cette anisotropie persiste dans l’état supraconducteur. A très basse température, les excitations magnétiques se ralentissent donnant naissance à un état magnétique quasi-statique qui préserve l’anisotropie des excitations magnétiques et coexiste avec l’état supraconducteur. L’anisotropie des propriétés magnétiques est en bon accord avec celle observée dans les mesures de transport électrique réalisées antérieurement dans des échantillons similaires par Ando et collaborateurs. L’observation de la perte d’invariance par rotation à 90° à une température bien au dessus de la température supraconductrice est interprétée comme la signature de l’établissement d’un état électronique nématique. Reste à savoir si cet état entre en compétition avec la supraconductivité et donc pourrait réduire la température critique supraconductrice ou au contraire favorise l’apparition de la supraconductivité et donc jouerait un rôle moteur dans le mécanisme microscopique qui conduit à l’établissement de la supraconductivité.