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Fiche détaillée Thèses
Université Joseph-Fourier - Grenoble I (16/12/2010), Louis-Pierre REGNAULT (Dir.)
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Transitions de phases magnétiques dans des systèmes de spins quantiques à basse dimension
Emmanuel Canevet1, 2

Cette thèse porte sur l'étude de trois systèmes de spins basse dimension par diffraction et diffusion inélastique de neutrons. Dans le composé DMACuCl3, les mesures macroscopiques semblent indiquer la coexistence de deux types de dimères : antiferromagnétique et ferromagnétique. Une étude par diffraction nous a permis de déterminer sa structure magnétique en champ nul qui prouve l'existence des deux dimères de manière irrévocable. Il a été montré que le composé de type Ising BaCo2V2O8 serait le premier système présentant un ordre magnétique incommensurable longitudinal (ICL) sous champ. Tout d'abord, nous avons déterminé la structure magnétique en champ nul. Ensuite, nous avons suivi l'évolution du vecteur de propagation en fonction du champ magnétique caractérisant ainsi l'entrée dans la phase ICL à Hc = 3.9 T. La détermination de l'ordre magnétique de la phase ICL confirme que BaCo2V2O8 est le premier composé présentant un ordre magnétique colinéaire à la direction du champ. Il a été montré que le composé organique DF5PNN est bien décrit à basse température par des chaînes de spins à couplages alternés. Or la structure cristallographique connue à température ambiante implique des couplages uniformes. Notre étude par diffraction montre l'existence d'une transition structurale à basse température (Tc = 450 mK) faisant passer du groupe d'espace C2/c à Pc, et expliquant la nature alternée des interactions. Nous avons également caractérisé une transition structurale induite sous champ (Hc = 1.1 T) faisant revenir le groupe d'espace à C2/c. Cette transition implique un retour à l'uniformité des échanges, ce que nous avons confirmé en étudiant les excitations magnétiques.
1 :  ILL - Institut Laue-Langevin
2 :  MDN - Laboratoire de Magnétisme et Diffusion Neutronique
Magnétisme basse dimension – Chaîne de spins – Diffusion neutronique – Diffraction – Structure magnétique – Excitations magnétiques

Magnetic phase transitions in low dimensional quantum spin systems
In this PhD thesis, three low dimensional spin systems are studied by means of elastic and inelastic neutron scattering. Macroscopic measurements in the DMACuCl3 compound indicate the coexistence of two kinds of dimers : antiferromagnetic and ferromagnetic. The magnetic structure determined by our neutron diffraction survey at H = 0 shows irrevocably the existence of these two kinds of dimers. It has been shown that the Ising-like compound BaCo2V2O8 should be the first realization of a system in which a longitudinal spin density wave (LSDW) magnetic order occurs when a magnetic field is applied. In a first time, we have determined the magnetic structure in zero magnetic field. Then, we focused on the effect of a magnetic field on the propagation vector, showing an entrance in the LSDW phase at Hc = 3.9 T. The magnetic structure refined above this critical field confirms that BaCo2V2O8 is the first compound in which occurs a LSDW phase. In the organic compound DF5PNN, it has been shown that this compound is well described at low temperature by spin chains with alternating couplings. However, the crystallographic structure determined at room temperature implies that the interactions are uniform. By means of neutron diffraction, we characterized a structural transition at low temperature (Tc = 450 mK) making the system evolve from C2/c space group to Pc. This transition explains the alternating behavior of the interactions. We have also evidenced a field-induced structural transition (Hc = 1.1 T). Above this field, the system is back to the C2/c space group, implying that the interactions are back to uniform. We have confirmed this by studying the magnetic excitations.
Low dimensional magnetism – Spin chain – Neutron scattering – Diffraction – Magnetic structure – Magnetic excitations