Service de Physique de l'Etat Condensé

Les systèmes topologiquement frustrés
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Ce sont des systèmes magnétiques parfaitement ordonnés dans lesquels la géométrie du réseau cristallin et, éventuellement, l’anisotropie locale conduisent à l’impossibilité pour toutes les interactions d’être dans leur configuration d’énergie minimale. L’exemple le plus simple est un réseau triangulaire bidimensionnel d’ions magnétiques isotropes couplés par une interaction antiferromagnétique. L’intérêt de ces matériaux provient de la grande diversité des états fondamentaux due à la frustration des interactions. D’une manière générale, l’état de base est un état à fluctuations de spin, qui perdurent jusqu’à très basse température.

Notre groupe s’est attaché récemment à mettre en évidence ces fluctuations, aussi bien dans les systèmes sans ordre magnétique à longue distance (les liquides de spin), comme les grenats de Ga et d’Yb et de Gd, et le composé Yb2Ti2O7, que dans les systèmes ordonnés comme les pyrochlores Gd2Ti2O7 et Gd2Sn2O7. Les fréquences de fluctuation à basse température sont relativement lentes dans les composés ordonnés (de l’ordre du MHz) ; elles ont été mesurées par spectroscopie de muons. Dans les composés liquides de spin, elles sont plus rapides (de l’ordre du GHz), et elles ont été obtenues par spectroscopie Mössbauer sur 170Yb et 155Gd. Le cas de Yb2Ti2O7 est à part : nous avons montré que la transition à 0.25 K ne mène pas vers un ordre magnétique à longue distance, mais correspond à une chute de la fréquence de fluctuation de spin d’au moins 4 ordres de grandeur. Cette transition est l’analogue magnétique de la transition liquide-gaz.

 

Maj : 10/04/2009 (391)

 

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