Accueil du site Faits marquants Archives des faits marquants Faits marquants 2006 Compétition magnétique dans un réseau d’hélices moléculaires

Compétition magnétique dans un réseau d’hélices moléculaires

Ces dernières années, les études en magnétisme moléculaire se sont essentiellement intéressées aux propriétés quantiques des « molécules aimants », typiquement constituées d’une dizaine d’atomes. Aujourd’hui, l’attention se porte sur une plus grande diversité de systèmes. En particulier, des composés présentant les propriétés remarquables du magnétisme quasi-unidimensionnel peuvent être obtenus en utilisant les techniques de la chimie organique. Parmi les systèmes les plus étudiés, se trouvent des composés à chaînes chirales (le caractère chiral exprime le fait qu’il existe deux types de chaînes qui se correspondent comme le font la main droite et la main gauche) le long desquelles alternent deux entités différentes porteuses du magnétisme : métaux de transition et radicaux libres organiques.

Chaîne quasi-1D
Fig. 1 : Structure schématique d’une chaîne du composé Mn(hfac)2(R)-3MLNN
Nous nous sommes intéressés à un composé dans lequel les chaînes incluent l’ion manganèse et le radical nitronyl nitroxide. Dans le domaine de température considéré, les chaînes sont ferrimagnétiques. Au-dessus de T = 3° Kelvin, les chaînes ne sont pas couplées magnétiquement entre elles. Les mesures d’aimantation réalisées initialement suggéraient l’établissement d’un couplage ferromagnétique entre chaînes, à une température de 3° Kelvin. Des expériences de diffraction de neutrons sur monocristal à l’Institut Laue Langevin de Grenoble ont conclu différemment : l’ordre entre les chaînes en dessous de 3 Kelvin est antiferromagnétique en champ nul alors que l’établissement de l’ordre ferromagnétique requiert l’application d’un très faible champ.
Ces résultats en apparence contradictoires ont été interprétés en considérant la compétition entre deux types d’interactions magnétiques faibles (de l’ordre du milli-Kelvin) : l’interaction dipolaire d’une part, responsable de l’ordre antiferromagnétique à une température de 3° Kelvin, et l’interaction d’échange d’autre part, dont le signe est révélé par l’existence de fluctuations ferromagnétiques dans le régime où les chaînes sont découplées (T > 3° Kelvin). L’équilibre entre les deux interactions est contrôlé par les corrélations fortes au sein des chaînes, comme le prouvent aussi bien des calculs exacts que des approches de champ moyen.
Ordre magnétique
Fig. 2 : Ordre magnétique en champ nul : les chaînes sont schématisées par les cylindres roses, les spins ½ des radicaux par des flèches bleues et les spins 5/2 des Mn2+ par des flèches magenta.
© Institut Néel 2012 l Webdesign chrisgaillard.com l Propulsé par spip l Dernière mise à jour : lundi 14 octobre 2019 l