L’AUF et ses partenaires mobilisent chaque année des experts internationaux, académiques et professionnels, issus de toutes les régions de la francophonie pour discuter d’un grand sujet qui concerne l’enseignement supérieur et la recherche. Cette année, le colloque annuel de l'AUF porte sur les questions de développement urbain, et plus précisément sur le rôle susceptible d’être joué par les établissements d’enseignement supérieur et de recherche francophones dans la promotion de la ville durable et l’évolution des mobilités urbaines. Il sera organisé à Dakar, Sénégal, les 21 et 22 octobre 2019. Les inscriptions sont ouvertes.

Selon les dernières données de la Banque Mondiale, 55 % de la population mondiale vit actuellement dans les zones urbaines. D’ici 2045, le nombre de citadins devrait être multiplié par 1,5 pour atteindre six milliards, soit deux milliards de plus qu’ aujourd’hui.

​Cette urbanisation galopante, inédite dans l’histoire tant par son ampleur que par son effet sur l’ensemble de la planète, s’accompagne de défis nombreux et divers, à l’image de la diversité urbaine elle-même.

Les pays qui ont déjà une longue histoire de l’urbanisation, généralement situés au « Nord », et où la croissance urbaine est mieux maitrisée, devront faire face à des défis nouveaux comme le vieillissement des populations, le recours à des sources d’énergie moins carbonée et, plus largement, des questions relatives au métabolisme urbain. Dans les économies émergentes, l’offre de biens et de services, y compris dans les services publics comme l’éducation, la santé et les transports, reste trop souvent inégale voire inexistante, alors que les besoins évoluent et augmentent.

Plus généralement, cette urbanisation accrue ne parvient pas à réduire les risques d’inégalités observés dans toute la planète. Les écarts subsistent et même s’accentuent entre pays riches et pays les plus pauvres ; au sein de chaque pays, les déséquilibres se renforcent également entre villes riches et villes pauvres ; enfin, au sein même des villes, le même constat peut se faire selon que les catégories d’habitants en question sont riches ou pauvres.

​Dans la plupart des villes francophones « du Sud », le développement de nouvelles infrastructures n’arrive pas à suivre le rythme de la croissance démographique et urbaine, si bien qu’une majorité des habitants (60%) vit dans des bidonvilles (Rapport ONU, 2018) et que la congestion atteint des niveaux déjà très préoccupants dans les principaux centres urbains. Cette croissance urbaine entraine inévitablement une forte augmentation de la demande de mobilité qu’il faudrait pouvoir anticiper afin de planifier des systèmes de déplacement portant sur une offre différenciée.

​Cette demande de mobilité est notamment exprimée par la population estudiantine qui, faute de logements en nombre suffisant à proximité de l’Université, génère une demande et des flux importants de mobilité. Or dans de nombreux contextes urbains, les universités sont « des villes dans la ville ». Accueillant des dizaines de milliers d’étudiants sur le même campus urbain, (90 000 étudiants à l’Université Cheikh Anta Diop de Dakar et même plus de 100 000 à l’Université d’Antananarivo), elles constituent un pôle essentiel dans la dynamisation et l‘équilibre d’une métropole. Mais faute de politiques urbaines adéquates, la concentration du potentiel universitaire dans les villes de nombreux pays peut constituer une contrainte pour concevoir et construire la ville « durable ».

Penser et fabriquer des villes durables oblige en effet à réussir une transition écologique, qui doit porter sur toutes les fonctions de la ville depuis l’habitat jusqu’aux modes de transports et aux modes de production et de distribution des biens et des services. Mais il faut aussi tirer parti des nouveaux modèles urbains et sociétaux. La révolution numérique change peu à peu la façon de planifier la ville mais aussi d’y habiter et de s’y déplacer. La revendication de nouvelles gouvernances notamment portée par les populations traduit leur souhait d’être mieux associés aux décisions qui les concernent.

C’est bien dans ce contexte que de nouveaux schémas apparaissent nécessaires. 

Et quelles solutions les établissements d’enseignement supérieur et de recherche francophones peuvent-ils apporter, à la fois par leurs compétences académiques permettant de mieux comprendre le phénomène urbain et en tant qu’acteurs urbains directs ?

https://www.auf.org/nouvelles/agenda/colloque-annuel-2019-de-lauf-lenseignement-superieur-developpement-urbain/?utm_source=email&utm_campaign=Lettre_dinformation_de_lAUF__2019&utm_medium=email

جائزة الملك عبد الله الثاني ابن الحسين للآبداع – الدورة 10

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En étudiant le diagramme de phase de l’oxyde de cuivre HgBa2Ca2Cu3O8+δ, des chercheurs ont démontré l’existence d’un lien d’origine microscopique entre l’état supraconducteur et la redistribution des charges dans le cristal (ordre de charge), qui se généralise à tous les oxydes de cuivre supraconducteurs.

Les supraconducteurs transportent le courant électrique sans dissiper d’énergie et ils ne peuvent pas être pénétrés par un champ magnétique. Il en découle de nombreuses applications, comme le transport de l’électricité sans résistance et la lévitation de mobiles (trains, surf). Seulement, la supraconductivité se manifeste à des températures très basses. Le plomb est supraconducteur en dessous de 7 K (-266 °C) et le diborure de magnésium (MgB2) en dessous de 40 K (-233 °C). En revanche, la température de transition supraconductrice du cuprate HgBa2Ca2Cu3O8+δ peut atteindre 133 K (-140 °C) (figure 1c). Comprendre le mécanisme à l’origine de la supraconductivité dans les oxydes de cuivre appelés cuprates est donc un enjeu majeur pour espérer élaborer des supraconducteurs à des températures terrestres.

Des chercheurs du laboratoire Matériaux et phénomènes quantiques (MPQ, CNRS/Univ. Paris Diderot), en collaboration avec le Laboratoire de physique des solides (LPS, CNRS/Univ. Paris-Sud) et le Laboratoire national des champs magnétiques intenses (LNCMI, CNRS), sont parvenus, en étudiant la diffusion inélastique de la lumière sur les charges (effet Raman électronique), à distinguer les signaux spectroscopiques des ordres supraconducteur et de charge au sein de la phase pseudogap dans le cuprate HgBa2Ca2Cu3O8+δ.

Pour la première fois, les échelles d’énergie associées aux ordres supraconducteurs et de charge ont pu être détectées simultanément grâce à une astuce expérimentale qui a consisté à minimiser l’influence de la phase de pseudogap qui, sinon, aurait masqué leur observation. Les chercheurs ont ainsi pu traquer les échelles d’énergies caractéristiques de l’ordre supraconducteur et de charge sur une large portion du diagramme de phase, grâce au contrôle du nombre de porteurs de charges dans les cristaux. Ils ont montré que ces énergies sont intimement liées: elles ont quasiment les mêmes valeurs et suivent la même évolution en fonction du nombre de porteurs de charges (figure 2b). Ceci suggère que l’ordre supraconducteur et de charge ont la même origine microscopique. L’échelle d’énergie du pseudogap a, elle aussi, la même évolution en dopage même si son énergie est plus élevée. Ceci conforte l’hypothèse que les ordres supraconducteurs, de charge et la phase de pseudogap sont intimement reliés.

Pour parvenir à ce résultat, les chercheurs ont travaillé sur du cuprate de composition chimique: HgBa2Ca2Cu3O8+δ, dont la structure est représentée sur la figure 2a. Il a pu être synthétisée sous la forme de petits cristaux (figure 1b) de plusieurs centaines de microns de côté par deux chercheuses du Service de physique de l’état condensé (SPEC, CEA/CNRS). Leurs surfaces extrêmement propres et lisses permettent de les explorer optiquement.

Le diagramme de phase des cuprates révèle que le mécanisme à l’origine de la supraconductivité est différent de celui des métaux traditionnels, ou de leurs alliages comme le plomb ou le diborure de magnésium. En effet, en augmentant le nombre de porteurs de charges qui transportent le courant dans un cuprate, son état fondamental électronique est profondément modifié: d’un isolant antiferromagnétique (zone verte), il se transforme en un métal supraconducteur (zone rosée) (figure 2a).

Pour une concentration de porteurs correspondant à un dopage de 12 % (dopage assuré par l’ajout d’atomes d’oxygène dans les plans d’atomes de mercure cf. figure 1a), l’ordre supraconducteur (en rosé dans la figure 2a) coexiste avec un ordre de charge (en bleu pastel) à basse température, ordre caractérisé par une redistribution des charges des électrons, différente de celle attendue habituellement, qui suit l’agencement des atomes du cristal. Ces deux ordres se développent à l’intérieur d’une troisième phase dite de pseudogap, encore mal comprise. Pour étudier l’ordre supraconducteur dans cet enchevêtrement d’états, il faut identifier les propriétés individuelles de chaque ordre et le type d’interaction qu’il développe avec les autres, et ainsi identifier les coopérations ou compétitions (par exemple, l’ordre de charge augmente-il ou diminue-t-il la supraconductivité ?). Dans ce but, il est nécessaire de développer des techniques expérimentales performantes comme les spectroscopies de diffusion de neutrons, de la lumière (Raman, infra-rouge, rayons X) ou encore de résonance magnétique nucléaire. Du côté théorique, il faut exploiter toute la puissance du numérique pour mettre en oeuvre de nouvelles approches théoriques telles que la cDMFT (cluster Dynamcis Mean field theory).

Ces travaux ouvrent une perspective nouvelle pour la compréhension du diagramme de phase des cuprates. Les ordres supraconducteurs et de charge sont les deux états que peut choisir le cuprate à basse température dans la phase de pseudogap. Cette dernière reste à ce jour incomprise, mais les chercheurs viennent de faire une avancée remarquable en découvrant expérimentalement qu’il existe un lien, encore à identifier, qui unit les ordres supraconducteurs et de charge au sein du pseudogap. C’est un premier pas vers la compréhension du mécanisme à l’origine de la supraconductivité dans les cuprates.

Référence

Intimate link between charge density wave, pseudogap and superconducting energy scales in cuprates, B. Loret, N. Auvray, Y. Gallais, M. Cazayous, A. Forget, D. Colson, M.-H. Julien, I. Paul, M. Civelli et A. Sacuto, Nature Physics 15, 771 (2019). DOI: 10.1038/s41567-019-0509-5.

L’article scientifique est disponible sur la base d’archives ouvertes ArXiv

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