Effet tunnel quantique de l'aimantation dans un aimant moleculaire, fe8

par THORSTEN OHM

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Carley Paulsen.

Soutenue en 1998

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    Nous avons etudie les retournements d'aimantation par effet tunnel quantique dans des aimants moleculaires. Nos experiences montrent clairement l'effet tunnel quantique dans l'aimant moleculaire fe8. Ce systeme se compose d'un ensemble d'aimants nanoscopiques identiques et orientes parallelement. Chacune des molecules porte un spin s = 10. Les mesures de relaxation sont faites en utilisant des magnetometres a squid aux performances uniques. Ces magnetometres permettent des mesures de haute sensibilite en champ fort, jusqu'a 8 tesla, et aux tres basses temperatures (>50 mk). A haute temperature le systeme fe8 se comporte comme un systeme superparamagnetique qui relaxe par activation thermique au-dessus d'une barriere de 24 k. Au-dessous de 0,4 k la relaxation est independante de la temperature ce qui est le signe d'un effet tunnel quantique du spin moleculaire a travers la barriere. Le temps de relaxation varie fortement avec le champ externe et montre des effets resonants. Dans le regime quantique la courbe de relaxation est non-exponentielle et bien decrite par une exponentielle etiree. Le debut de la courbe de relaxation suit une loi en racine carree du temps. Nous montrons que le champ dipolaire entre les molecules a une forte influence sur la relaxation mais le champ dipolaire n'agit pas comme une force : il permet ou empeche l'effet tunnel quantique dans une molecule. Nous presentons un modele phenomenologique simple qui explique pourquoi la courbe de relaxation ressemble a une exponentielle etiree. Dans ce modele nous supposons que chaque molecule a une resonance tres etroite et que la distribution du champ local evolue pendant la relaxation. De plus, nous presentons un calcul numerique sur l'evolution de la distribution du champ local. Un calcul de monte-carlo avec des distributions realistes montre lui aussi l'existence de correlations inhabituelles en accord qualitatif avec nos observations.


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Informations

  • Détails : 184 P.
  • Annexes : 100 REF.

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