Fragmentation du Magnétisme dans un Réseau Artificiel Frustré

Orateur : Benjamin CANALS (Institut Néel/TMC)

L’objectif final de ce séminaire concerne un phénomène nouveau, celui de la fragmentation magnétique, illustré dans cette étude[1] par un système frustr é réalisé sous forme d’un réseau de nanostructures magnétiques. La présentation devrait se diviser en deux parties principales, pas forcément équilibrées. La première se propose d’introduire quelques notions relatives à la frustration géométrique et surtout de motiver pourquoi les systèmes frustrés sont intéressants. J’y parlerai, sans doute, de la notion d’entropie et du troisième principe, mais aussi de l’intérêt de ce terrain de jeux pour envisager des excitations exotiques. Cette partie devrait se situer à un niveau accessible à toute personne familière avec la thermodynamique (L3), la physique statistique (M1), mais se réserve le droit de dérouter un peu plus sur sa fin en abordant les excitations. La seconde partie, qui aborde la notion de fragmentation, devrait comporter quelques passages un peu plus techniques, mais sans plus. La vraie difficulté se cache sans doute dans le concept lui même, qui possède l’originalité de bien décrire la physique qu’on observe dans une glace artificielle, en séparant le degré de liberté magnétique local, des îlots anisotropes, assimilés à des spins Ising, en deux canaux quasi indépendants ; le premier s’ordonnant à la Néel ; le second possédant les caractéristiques d’une phase dite de Coulomb, ou liquide de spins algébrique. Il ne faut pas s’attarder outre mesure sur le vocabulaire précédant, qui pourrait rebuter. Ce jargon des systèmes magnétiques frustrés revient à dire que dans une certaine gamme de température, l’expérience, comme le modèle de spins, sont décrits par 2 phases magnétiques « collectives », une qui s’ordonne, l’autre pas. La propriété remarquable est que tout se passe comme si chaque spin, pris individuellement, participait à ces 2 phases simultanément, en contribuant à hauteur d’une fraction de son moment pour l’une d’entre elle et à hauteur de la valeur complémentaire de cette fraction de son moment pour la seconde : il se fragmente.

Télécharger dans mon agenda