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Thèse soutenue

Étude expérimentale des effets quantiques dans deux systèmes de spins : aimant moléculaire Fe8 et chaîne de spins quantiques

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Auteur / Autrice : Vincent Villar
Direction : Carley Paulsen
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 2001
Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

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Nous présentons une étude expérimentale des effets quantiques dans deux systèmes de spins réalisée avec un magnétomètre à SQUID couplé à une dilution. Ce système expérimental permet des mesures en champ fort (8 Tesla) et à très basses températures (70 mK). La partie principale de ce travail est centrée sur l'effet tunnel du spin dans un aimant moléculaire Fe8. Ce composé est un assemblage tridimensionnel régulier d'aimants nanoscopiques identiques de spin S=10. Nous présentons une étude détaillée du régime de température [70 mK, 1. 8 K] et caractérisons une compétition entre effets tunnels thermiquement activé et purement quantique. Nous mettons en évidence l'existence d'un nouvel état d'équilibre pour le système. Celui-ci est dépendant du champ magnétique. Il s'établit à partir de T=1 K et persiste jusqu'à 70 mK. La seconde partie est consacrée à une chaîne de spins S=1 en interaction antiferromagnétique. Le composé pur, Y2BaNiO5, présente un gap de Haldane. Nous proposons une étude de l'influence du dopage non-magnétique en zinc sur la physique de ce composé aux plus basses températures. L'introduction de ces défauts génère des spins non compensés permettant des corrélations entre chaînes. L'état fondamental résultant est une coexistence entre dimères non magnétiques et de l'antiferromagnétisme. Nous montrons que le composé pur présente des défauts intrinsèques et présentons une description quantitative des défauts dans les échantillons dopés. Pour T<200 mK, nous mettons en évidence la possibilité d'une température de Néel dépendante du dopage, en accord avec un modèle en champ moyen.