Nouveaux effets quantiques induits par désordre aléatoire dans les composés magnétiques frustrés

par Suvam Bhattacharya

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Philippe Mendels et de Edwin Kermarrec.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Physique en Île-de-France (Paris) , en partenariat avec Laboratoire de Physique des Solides (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    L'essor des matériaux quantiques apparus ces dernières années a généré un incroyable enthousiasme parmi les physiciens de la matière condensée, avec une émergence de nouveaux concepts théoriques et la découverte de nouveaux états électroniques ainsi que de nouvelles phases quantiques de la matière. En particulier l'état de liquide de spin quantique qui possède des excitations fractionnaires avec une intrication quantique à longue portée et qui pourrait être réalisé au sein de composés magnétiques frustrés. L'effet d'un désordre aléatoire, tel que celui créé par une impureté atomique localisée, sur les propriétés électroniques d'un matériau aux électrons fortement corrélés est un problème très générique en matière condensée et dont l'étude est pertinente car n'importe quel matériaux réel présente de tels défauts ou impuretés. Ceci est particulièrement vrai dans le cas d'un liquide de spin, dont les signatures expérimentales restent complexes à identifier. Le projet d'étude de cette thèse est de mieux comprendre le rôle joué par le désordre dans le cas des nouvelles phases magnétiques exotiques, observées en particulier dans les matériaux frustrés pyrochlores. Ces composés se caractérisent par des fortes interactions en compétition (« frustration ») entre spins électroniques. La diversité d'états fondamentaux observés dans ces matériaux en fait des candidats idéaux pour mener une étude sur le rôle du désordre pour générer de nouveaux états quantiques. Le/la doctorant(e) sera amené(e) à réaliser des études expérimentales par spectroscopies (RMN, µSR, diffusion de neutrons) couplées à des développements théoriques permettant une comparaison entre résultats expérimentaux et théoriques.

  • Titre traduit

    Novel quantum behaviours induced by random disorder in highly-frustrated magnets


  • Résumé

    The rise of quantum materials observed in the past decades has been a source of great excitement for condensed matter scientists, with the flourishing of new concepts and electronic phases of matter. In particular, the Quantum Spin Liquid (QSL) state has attracted a lot of attention as it shows long range entanglement with fractionalized excitations, and may well be realized in frustrated magnets. How random disorder, such as dilute atomic impurities, affects the properties of strongly correlated electronic and magnetic systems is a generic problem in condensed matter since real materials are rarely entirely devoid of impurities or other forms of defects, thus defining a singularly important question in the field. This is particularly true for the search of QSL whose experimental signatures remains elusive. The goal of this PhD project is to strengthen our broad understanding of the role of disorder on exotic quantum magnetic states of matter such as those observed in pyrochlore frustrated magnets, an archetypal example of frustrated lattice in three dimensions. The research project includes experimental studies by spectroscopies (NMR, µSR, neutron scattering) coupled to theoretical development and simulation to model experimental results.