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Accueil du site > Frustration géométrique et nouveaux états de spin

Proposition de stage 2008-2009
MASTER 2ème année

 

Laboratoire : Laboratoire de Physique des Solides

Adresse : Bâtiment 510, Centre Scientifique d’Orsay, 91405 Orsay Cedex Directeur du laboratoire : Jean-Paul Pouget

Responsables du stage : Fabrice Bert et Philippe Mendels

Téléphone : 01 69 15 53 36 / 39

e-mail : bert@lps.u-psud.fr mendels@lps.u-psud.fr

 

Titre du sujet proposé :

Frustration géométrique et nouveaux états de spin

 

Projet scientifique :

Frustration et dégénérescence sont deux concepts dont la portée scientifique dépasse largement le cadre de la Matière Condensée ; on peut citer le repliement des protéines et certaines théories récentes en électromagnétisme, mais c’est dans les matériaux magnétiques que l’on peut isoler leurs manifestations les plus diverses et, aussi, confronter modèles théoriques et résultats expérimentaux. Ce domaine de recherches a connu un essor remarquable dans les 15 dernières années, avec de nouveaux concepts tels que glace de spins, liquide de spins…Le point de départ en est un modèle de singulets résonants proposé par Anderson pour expliquer la supraconductivité des cuprates à Hautes Tc ; celui-ci avait été initialement inventé pour les antiferromagnétiques à motif triangulaire qui constituent l’archétype des composés à frustration géométrique. Les plus récents développements du domaine se situent sur le plan expérimental, avec l’apparition de composés modèles tels que le réseau kagomé quantique de Cu2+ (S=1/2). La faible connectivité de ce réseau et les fluctuations quantiques conduisent à un état non ordonné à T = 0, le liquide de spins qui n’avait pas été observé jusqu’à très récemment. Nous avons découvert en 2007 que le composé ZnCu3(OH)6Cl2 ne présente aucun gel magnétique jusqu’à quelques dizaines de mK malgré des interactions d’échange de plusieurs centaines de Kelvin. Ce composé a donc ouvert un nouveau champ d’exploration expérimental et les résultats, très débattus à l’échelle internationale, suscitent de nouveaux modèles théoriques.. Le stage consistera à explorer les propriétés de cet état en combinant mesures macroscopiques (aimantation, notamment) et sondes locales (RMN, µSR). La résonance magnétique nucléaire (RMN) permet de cartographier les susceptibilités locales et sonder les excitations du système. Les muons implantés (µSR-technique de grand instrument ; ISIS, Angleterre ; PSI, Suisse) fournissent une autre sonde complémentaire de la RMN.

Voir Physics Today, p. 16, february 2007 et Pour la science, février 2008

Techniques utilisées : SQUID, RMN, µSR L’étudiant intéressé bénéficiera de développements techniques en cours, Haut champ, Basses Températures, chaleur spécifique. Son activité s’insèrera dans le cadre de collaborations internationales notamment par le biais du réseau européen « Highly Frustrated Magnetism » regroupant les chercheurs ( 300) dans cette thématique.

Qualités du candidat requises : goût pour la recherche fondamentale et pour l’expérimentation

Rémunération éventuelle du stage : oui Possibilité de poursuivre en thèse ? oui Si oui, quel est le mode de financement envisagé : MENRT/éventuellement contrat ANR