Frustration géométrique, transitions de phase et ordre dynamique

par Yann Chapuis

Thèse de doctorat en Physique de la matière condensée et du rayonnement

Sous la direction de Alain Yaouanc.

Soutenue en 2009

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    Cette thèse traite de composés magnétiques géométriquement frustrés, cristallisant dans la structure pyrochlore, c'est-à-dire un arrangement tri-dimensionnel de tétraèdres reliés entre eux par leurs sommets. Tout d'abord, on montre que le liquide de spins Tb2Ti2O pose un certain nombre de difficultés quant à sa fabrication, certaines propriétés physiques mesurées étant très dépendantes des conditions de croissance. Cependant, deux températures caractéristiques, indépendantes des échantillons, à 2 et 50 K, ont pu être mises en évidence par différentes techniques expérimentales, et ce, sur différents échantillons. Ensuite, l'étude de la dynamique de spins dans Tb2Sn2O7, une glace de spins ordonnée, suggère l'existence d'un mécanisme complexe, caractérisé par plusieurs temps de fluctuations, dont l'un est de l'ordre de 10^-10 s. Pour ces deux composés, il est montré, par des mesures microscopiques mais également macroscopiques, que les niveaux de champ cristallin de plus basse énergie sont deux singulets, séparés d'environ 2 K, et non un doublet comme généralement admis. Concernant l'étude du composé antiferromagnétique Er2Ti2O7 de symétrie XY, certaines mesures suggèrent une dynamique de spins à basse température, conséquence d'excitations. Enfin, l'analyse des résultats obtenus pour le composé antiferromagnétique Heisenberg Gd2Sn2O7 met en évidence des contradictions concernant l'existence ou non d'une dynamique de spins à basse température.


  • Résumé

    This PhD thesis is about geometrically frustrated magnetic materials which crystallise in the pyrochlore structure, made of corner sharing regular tetrahedra. Firstly, we show that the growth of the spin liquid Tb2Ti2O7 presents many difficulties : some physical properties are sample dependent. Anyhow, two characteristic temperatures (2 and 50 K) are deduced by different experimental techniques, irrespective of the sample. Then, about the ordered spin ice Tb2Sn2O7, the study of spin dynamics suggests the existence of a complex relaxation mechanism, characterized by several fluctuation times. One of them is tau ≈ 10^{-10} s. Microscopic and macroscopic measurements carried out on these two compounds show that the lowest two crystal field level are singlets, and they are separated by an energy of about 2 K. About the XY antiferromagnet Er2Ti2O7, some results suggest the existence of exitations, responsible for low temperature spin dynamics. Finally, there inconsistencies between the interpretation of some experimental results about the existence of a low temperature spin dynamics in the Heisenberg antiferromagnet Gd2Sn2O7.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (160 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 95 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS09/GRE1/0130/D
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible sous forme de reproduction pour le PEB
  • Cote : TS09/GRE1/0130
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.