Thèse soutenue le 25 septembre 2009 pour obtenir le grade de docteur de l'Université Joseph Fourier - Grenoble I - Spécialité : Matière Condensée

Résumé :
Cette thèse traite de composés magnétiques géométriquement frustrés, cristallisant dans la structure pyrochlore, c'est-à-dire un arrangement tri-dimensionnel de tétraèdres reliés entre eux par leurs sommets. Tout d'abord, on montre que le liquide de spins Tb₂Ti₂O₇ pose un certain nombre de difficultés quant à sa fabrication, certaines propriétés physiques mesurées étant très dépendantes des conditions de croissance. Cependant, deux températures caractéristiques, indépendantes des échantillons, à 2 et 50 K, ont pu être mises en évidence par différentes techniques expérimentales, et ce, sur différents échantillons. Ensuite, l'étude de la dynamique de spins dans Tb₂Sn₂O₇, une glace de spins ordonnée, suggère l'existence d'un mécanisme complexe, caractérisé par plusieurs temps de fluctuations, dont l'un est de l'ordre de 10^-10 s. Pour ces deux composés, il est montré, par des mesures microscopiques mais également macroscopiques, que les niveaux de champ cristallin de plus basse énergie sont deux singulets, séparés d'environ 2 K, et non un doublet comme généralement admis. Concernant l'étude du composé antiferromagnétique Er₂Ti₂O₇ de symétrie XY, certaines mesures suggèrent une dynamique de spins à basse température, conséquence d'excitations. Enfin, l'analyse des résultats obtenus pour le composé antiferromagnétique Heisenberg Gd₂Sn₂O₇ met en évidence des contradictions concernant l'existence ou non d'une dynamique de spins à basse température.

Jury :
Président : Peter Holdsworth
Rapporteure : Isabelle Mirebeau
Rapporteur : Alex Amato
Examinatrice : Sophie de Brion
Directeur de thèse : Alain Yaouanc
Co-encadrant de thèse : Pierre Dalmas de Réotier

Mots clés :
Magnétisme, frustration géométrique, structure pyrochlore, liquide de spins, glace de spins, dynamique de spins

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