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Etude expérimentale et numérique de systèmes magnétiques géométriquement frustrés

Julien ROBERT (Laboratoire Léon Brillouin, CEA Saclay)


 

La frustration magnétique, dont un des principaux effets est de retarder ou même d’empêcher un système de condenser dans un état de Néel, est à la frontière de la recherche dans la quête de nouveaux états magnétiques originaux. Dans ces systèmes, l’absence d’ordre magnétique à longue portée peut conduire à une dégénérescence macroscopique des états de plus basse énergie, favorisant la sélection d’états de type liquide de spin.

Dans ce cadre, je présenterai tout d’abord une étude expérimentale détaillée du composé La3Cu2VO9, constitué d’une assemblée d’agrégats planaires frustrés de 9 spins 1/2 [1]. Dans ce système, différents régimes sont successivement stabilisés lorsque la température décroît : le régime paramagnétique haute température de spins individuels est suivi d’un régime paramagnétique de pseudo-spins collectifs 1/2 associés à chacun des agrégats, avant l’apparition sous 1.9 K de corrélations à courte portée entre ces pseudo-spins. Cette succession de régimes indique une mise en place hiérarchique des corrélations [2].

La partie suivante sera dédiée à l’étude numérique de la dynamique de spins du modèle de Heisenberg classique antiferromagnétique sur le réseau kagome, archétype des systèmes frustrés. Les résultats obtenus indiquent le développement inattendu d’excitations collectives à très basse température, bien que les corrélations de spins dans ce système soient à très courte portée. Par ailleurs, certaines excitations sont caractérisées par une distribution non-uniforme du poids spectral, étant interprétée comme un effet de la géométrie spécifique de ce réseau (règles d’extinction dynamiques).

[1] Vander-Griend et al., Solid State Sci. 3 569-579 (2001)
[2] Robert et al., J. Phys. Condens. Matter 19 145280 (2007) ; Robert et al., cond-mat/0710.3025 (2008), à paraître dans Phys. Rev. B.