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Candidat pour un nouvel état magnétique, le liquide de spins


Candidat pour un nouvel état magnétique, le liquide de spins

Dans leur état fondamental le plus commun, les moments magnétiques portés par les atomes d’un cristal s’ordonnent sous l’effet d’interactions entre voisins. Les aimants ou les mémoires magnétiques sont une illustration des couplages "ferromagnétiques" à l’échelle de l’atome.
Que se passe-t’il lorsqu’un moment reçoit des informations contraires de ses voisins ? Dans une géométrie triangulaire, on ne peut pas antialigner trois spins voisins pour satisfaire leurs interactions anitferromagnétiques. Le magnétisme est frustré. Compromis global (moments à 120°) ou tendance à l’isolationnisme, à savoir satisfaction individuelle de paires ? Une troisième voie fut ouverte théoriquement par Anderson en 1973 : regrouper les moments par paires sans moment magnétique (des singulets de spin) et faire "résonner" ces singulets entre liaisons voisines, une délocalisation qui brise la tendance isolationniste et transforme notre composé en liquide de spins. Ce concept jalonne actuellement un grand nombre de recherches théoriques. Dopé, il pourrait devenir supraconducteur !

Un composé de synthèse Cu3Zn(OH)6Cl2 où les triangles de spin sont arrangés en réseau kagomé, proche cousin d’un minéral découvert en 2004 dans les mines chiliennes, pourrait bien être la première réalisation expérimentale de cet état. L’absence d’ordre magnétique a été sondée à l’échelle atomique, à quelques dizaines de milliKelvins, en utilisant l’une des sondes les plus sensibles qui soit, le muon implanté, disponible dans des installations de type grand instrument. La porte est ouverte vers une confrontation attendue entre théorie et expérience. Un triangle non frustrant théorie - matériaux - expérimentateurs en physique !

http://www.cnrs.fr/mppu/recherche/b...

Contact : mendels@lps.u-psud.fr

En savoir plus :

  • New candidate emerges for a quantum spin liquid Physics Today (février 2007), p 16

Contact chercheurs : P. Mendels et F. Bert