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Accueil du site > Les liquides de spins : vers une réalisation expérimentale

Proposition de stage 2007-2008

MASTER 2ème année

Laboratoire : Laboratoire de Physique des Solides

Directeur du laboratoire : Jean-Paul Pouget

Adresse : UMR 8502 Université Paris Sud, Bât. 510 - 91405 Orsay

Responsable(s) du stage : Fabrice Bert et Philippe Mendels

Téléphone : 01 69 15 53 36

e-mail : bert@lps.u-psud.fr

Titre du sujet proposé :

Les liquides de spins : vers une réalisation expérimentale

Afin de stabiliser de nouveaux états magnétiques de la matière, une voie très explorée à l’heure actuelle est celle de la frustration géométrique dont l’archétype est le réseau triangulaire antiferromagnétique : on ne peut y minimiser les énergies individuelles de tous les moments simultanément (1). Dans un réseau triangulaire faiblement connecté (réseau kagomé ou pyrochlore (2)), la frustration ainsi que les fluctuations quantiques (dans le cas de spin quantique 1/2) déstabilisent tout ordre à longue distance. L’état fondamental est dominé par des excitations d’énergie nulle et le système ressemble à un liquide même à T=0. Cet état original de la matière a été baptisé “ liquide de spins ”. Il pourrait s’agir de la première réalisation expérimentale de l’état à liens de valence résonants (RVB) proposé par Anderson dès 1973 et recherché depuis activement, en particulier dans le cadre de la supraconductivité à haute température.

D’un point de vue expérimental, le défi est de trouver un composé avec des spins ½, qui présente à la fois une frustration type “ triangle ” et une faible connectivité du réseau magnétique. Des progrès récents en chimie des matériaux ainsi que nos collaborations bien établies à l’échelle européenne et américaine, nous permettent à présent de travailler sur des composés très proches du cas idéal.

Afin d’étudier finement les propriétés magnétiques de ces composés, nous utilisons trois techniques complémentaires, des mesures d’aimantation par SQUID, des mesures de susceptibilité locale par RMN (le caractère local de la technique est illustré dans sa version grand public des scanners IRM) et des mesures de dynamique par µSR (relaxation de spins des muons) sur grand instrument (Angleterre, Suisse). Nous disposerons prochainement d’une expérience de champ très élevé (14 T) pour la RMN, unique en son genre.

Le stage permettra à l’étudiant de se familiariser avec des concepts généraux et fondamentaux du magnétisme et, sur le plan expérimental, avec les mesures d’aimantation, les techniques de cryogénie et la Résonance Magnétique Nucléaire.