- Accueil
- Institut Néel
- Équipes de recherche
- Pôles & Services techniques
- Travailler à l’institut
- Partenariats
- Actualités
- Agenda
- Annuaire
La présentation sera faite en anglais.
Résumé : Le magnétisme frustré est le domaine d’étude des systèmes magnétiques dans lesquels les
interactions entre moments magnétiques (spins) ne peuvent pas être satisfaites simultanément, en raison
de la géométrie du réseau cristallin ou de la compétition entre interactions. Cette frustration empêche
l’établissement d’un ordre magnétique conventionnel à basse température et favorise l’émergence d’états
exotiques tels que les glaces de spins ou les liquides de spins quantiques. Parmi les réseaux géométriquement
frustrés, le réseau pyrochlore, composé de tétraèdres connectés par leurs sommets, héberge un grand nombre
d’états fondamentaux originaux. Expérimentalement, ce réseau est réalisé dans des oxydes de terres rares
de formule générale R2M2O7, où R3+ est un ion terre rare et M 4+ un ion métallique. Dans cette thèse,
nous nous intéressons à deux cas : celui de l’état glace de spins avec R=Ho, Dy et celui des états dipolaires-
octupolaires avec R=Nd.
Dans l’état glace de spins, les interactions effectives ferromagnétiques imposent une contrainte locale,
appelée règle de la glace, qui génère un état corrélé macroscopiquement dégénéré. Lorsque l’énergie ther-
mique est suffisante, la règle de la glace peut localement être brisée, générant des excitations fractionnalisées
: les monopoles magnétiques. Ces charges magnétiques peuvent se propager presque librement à travers le
réseau, interagissant entre elles par interaction coulombienne. Leur dynamique complexe a été intensive-
ment étudiée dans Dy2Ti2O7 et dans une moindre mesure dans Ho2Ti2O7 et reste encore aujourd’hui mal
comprise. A très basse température, il a été observé que la dynamique ralentit très fortement résultant en
un gel dans les mesures d’aimantation suggérant un état hors équilibre. La première partie de cette thèse
s’intéresse à la dynamique fortement corrélée des monopoles jusqu’à très basse température (150 mK) et
à la nature de cet état hors-équilibre en sondant le théorème fluctuation-dissipation. Elle se base sur la
conception et l’optimisation d’une expérience cryogénique permettant de mesurer simultanément la sus-
ceptibilité alternative et le bruit magnétique associé aux monopoles. Trois régimes de température et de
fréquence ont pu être mis en évidence: un régime d’équilibre, un régime où l’équilibre local est préservé,
et un régime hors-équilibre où des déviations à la relation fluctuation-dissipation sont observées. Cette
expérience a aussi permis de démontrer et quantifier le rôle des effets de champ démagnétisant sur les
mesures de bruit magnétique.
Dans la seconde partie, cette thèse étudie les composés pyrochlores dipolaires-octupolaires Nd2Ru2O7
et Nd2Ir2O7. Dans ces systèmes, les effets de champ cristallin confèrent à l’ion de terre rare des propriétés
de symétries inhabituelles générant des composantes magnétiques à la fois dipolaires et octupolaires et qui
peuvent se coupler mutuellement. Ces couplages agissent comme une perturbation quantique permettant
de réaliser de nouvelles phases magnétiques. Dans la famille des pyrochlores à base de Nd, un ordre “all-
in/all-out” mixte dipolaire-octupolaire est observé. L’objectif de cette étude est de comprendre l’effet d’un
ion métallique magnétique (M =Ir, Ru) sur cet état. Pour cela, des mesures de diffusion neutronique et
d’aimantation à basse température ont été réalisées et analysées en déterminant les termes d’interaction
Nd-M autorisés par symétrie. Les paramètres du Hamiltonien ont alors pu être estimés en optimisant
numériquement les paramètres du modèle par confrontation avec l’expérience.
