Excitations propagatives et corrélations algébriques dans le pyrochlore Tb2Ti2O7

Orateur : Julien ROBERT (Laboratoire Léon Brillouin)

Les composés pyrochlores R2X2O7, dans lesquels les atomes magnétiques de terre rare R forment un réseau de tétraèdres reliés par les sommets, présentent une grande variété d’états fondamentaux : liquides et glaces de spin, ordres magnétiques complexes, etc. Cette richesse de comportement résulte de la forte frustration existant au sein de ces systèmes, et trouve son origine dans la compétition subtile entre différents mécanismes : anisotropie magnétocristalline, interactions d’échanges, et interactions dipolaires. Nous nous intéresserons au cours de cet exposé au cas particulier du composé Tb2Ti2O7 ne présentant pas d’ordre magnétique jusqu’aux plus basses températures, alors même que ses interactions d’échange et l’anisotropie des ions magnétiques de terbium devraient stabiliser un ordre antiferromagnétique conventionnel (contradiction ayant subsisté au cours de ces dix dernières années). Pour tenter de caractériser plus en détail l’état fondamental de ce composé, nous avons récemment entrepris des mesures de diffusion des neutrons, mettant en évidence certaines caractéristiques proches des glaces de spins conventionnelles, telle que la présence de "pinch point" dans le facteur de structure indiquant la présence de corrélations algébriques anisotropes. Aussi, l’utilisation de neutrons polarisés nous a permis d’observer la présence d’excitations de très basse énergie fines et dispersives malgré l’absence d’ordre magnétique à longue portée. La compréhension de ces résultats nécessite a priori la prise en compte d’un ingrédient supplémentaire dans l’Hamiltonien, tel que les interactions quadrupolaires pouvant émerger du fort couplage spin-réseau existant dans ce système.

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