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La présentation sera faite en français.
Résumé : Cette thèse porte sur l’étude de composés à base de cobalt présentant un réseau en nid d’abeille formé par les ions Co2+ susceptibles de réaliser la physique de Kitaev, un modèle exactement soluble pouvant conduire à un état de liquide de spin quantique. Deux composés isomorphes ont été étudiés sous forme de monocristaux : BaCo2(AsO4)2 et BaCo2(PO4)2. La première étude se concentre sur le composé BaCo2(AsO4)2, où la description par un Hamiltonien de spins initiée il y a plus de 50 ans est restée incomplète. Nos mesures d’aimantation et de susceptibilité magnétique AC à très basse température confirment la présence d’un ordre magnétique colinéaire présentant des défauts dans l’arrangement de chaînes de spins ferromagnétiques Les mesures de diffusion inélastique des neutrons, révèlent la présence d’un gap dans la branche d’excitations magnétiques de basse énergie, impliquant la nécessité d’aller au-delà d’une anisotropie seulement planaire. De ce fait, les simulations Monte Carlo et d’ondes de spin linéaire démontrent qu’un Hamiltonien de spin incluant des interactions anisotropes de type Kitaev permet en effet d’expliquer les excitations d’ondes de spin, la structure magnétique et les données d’aimantation sous champ magnétique, offrant une compréhension globale de ce composé. En comparaison, nous avons étudié expérimentalement le composé BaCo2(PO4)2 beaucoup moins étudié et dont nous ne possédons que de très petits monocristaux. Les mesures d’aimantation et de susceptibilité AC présentent des similitudes avec BaCo2(AsO4)2. Cependant, les mesures de diffusion de neutrons révèlent un vecteur de propagation commensurable, contrairement à BaCo2(AsO4)2. Nos résultats suggèrent que ce composé possède le même type d’ordre magnétique mais avec moins de défauts, également expliqué par la présence d’interactions de Kitaev. Ces résultats établissent que ces deux composés sont de bons candidats à la physique de Kitaev et que la présence de ces interactions anisotropes produit une physique originale.
