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Vladimir Maryasin

Ordre par le désordre structural et les effets du champ magnétique dans les systèmes frustrés

Publié le 10 novembre 2015
Thèse soutenue le 10 novembre 2015 pour obtenir le grade de docteur de la Communauté Université Grenoble Alpes - Spécialité : Physique théorique

Résumé :
La compétition des interactions est une caractéristique essentielle des systèmes frustrés, elle est à l'origine d'une large dégénérescence des états fondamentaux classiques ou, obtenus par une théorie de champ moyen. Fréquemment la dégénérescence peut être levée par des fluctuations thermiques ou quantiques, ce qui constitue la base du mécanisme appelé ordre par le désordre.
Les systèmes magnétiques étudiés expérimentalement contiennent une quantité inévitable de désordre structural. Dans cette thèse de doctorat, l'influence des défauts, créé par des sites inoccupés ou par un désordre des liens sur l'espace dégénéré des états fondamentaux est étudiée pour des systèmes frustrés divers. Nous avons trouvé qu'un désordre structural est, lui aussi, capable de lever systématiquement la dégénérescence ; par ailleurs, la tendance est inverse par rapport au le mécanisme d'ordre par le désordre produit par les fluctuations. Pour chacun des modèles considérés, les corrections à l'énergie ont été calculées sous la forme de termes anisotropes effectifs qui agissent sur l'espace dégénéré des états fondamentaux. Ces arguments analytiques ont été confirmés par des calculs numériques que nous avons effectués par minimisation de l'énergie, ainsi que par simulation de type Monte-Carlo classique. La séquence des états ordonnés que nous avons détectée est attribuée à la compétition entre l'effet d'ordre induit par les fluctuations et celui induit par les défauts structuraux. L'effet observé peut ouvrir des possibilités supplémentaires de contrôler la structure magnétique des systèmes.
Enfin, les effets d'un champ magnétique externe ont été étudiés pour le système antiferromagnétique pyrochlore pur avec anisotropie de plan facile.
Nous avons observé des transitions de phases qui dépendent de l'orientation du champ et qui n'existent pas dans la description de type champ moyen du système. Elles constituent une généralisation des transitions de type spin-flop pour le cas de la symétrie discrète k brisée avec k > 2 .

Jury :
Présidente : Mme Lacroix
Rapporteur : M. Frédéric Mila
Rapporteur : M. Andreas Honecker
Examinateur : M. Peter Holdsworth
Examinateur : M. Xavier Waintal
Directeur de thèse : M. Mike Zhitomirsky

Mots clés :
Modèles orbitaux, Magnétisme frustré, Simulation Monte-Carlo, Impureté, Pyrochlore

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