Thèse soutenue le 16 décembre 2010 pour obtenir le grade de docteur de l'Université de Grenoble - Spécialité : Physique de la matière condensée et du rayonnement

Résumé :
Cette thèse porte sur l'étude de trois systèmes de spins basse dimension par diffraction et diffusion inélastique de neutrons. Dans le composé DMA-CuCl₃, 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 H_c = 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 D-F₅PNN 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 (T_c = 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 (H_c = 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.

Jury :
Président : M. Claude Berthier
Rapporteur : M. Thierry Giamarchi
Rapporteur : M. Henrik Rønnow
Examinateur : Mme Isabelle Mirebeau
Examinateur :  M. Juan Rodriguez-Carvajal
Examinateur : Mlle Béatrice Grenier
Invité : M. Louis-Pierre Regnault
Directeur de thèse : Louis-Pierre Regnault
Co-Directrice de thèse : Béatrice Grenier

Mots clés :
Magnétisme basse dimension, Chaîne de spins, Diffusion neutronique, Diffraction, Structure magnétique, Excitations magnétiques

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