Systèmes frustrés géométriques

    Les systèmes magnétiques frustrés géométriques, tels que les antiferromagnétiques kagomés et pyrochlores, sont des matériaux structuralement ordonnés dans lesquels la topologie particulière du réseau (triangles ou tétrahèdres à sommets en commun)  impose la frustration des interactions. Expérimentalement, ces matériaux présentent un gel des moments magnétiques et une dynamique        « vitreuse » à basse température qui rappellent la phénoménologie des verres de spin. On peut alors naturellement se demander si le désordre (qui se combine à la frustration dans les verres de spin) est vraiment nécessaire à l'existence d'un état verre de spin et dans le cas de l'affirmative, quelles sont les propriétés induites respectivement par la frustration et le désordre ?
    Nous essayons de répondre à ces questions en étudiant la dynamique lente de l'aimantation de systèmes kagomés exemples dans leur phase vitreuse. Nos premiers résultats, sur un échantillon kagomé, montrent un vieillissement isotherme est tout à fait semblable à celui observé dans les verres de spin. En revanche, ce vieillissement semble quasiement insensible aux variations de température contrairement à ce qui se passe dans les verres de spin, où une petite variation négative de température tend à relancer le vieillissement (effet de réjuvénation) tandis qu'une petite variation positive de température permet de retrouver la mémoire d'un vieillissement précédent (effet mémoire).

Dynamique de parois dans les ferromagnétiques désordonnés

    Les matériaux ferromagnétiques, en l'absence de champ magnétique extérieur appliqué, ont tendance pour minimiser leur énergie, à s'organiser en domaines d'aimantation uniforme mais d'orientations différentes séparés par des parois. L'application d'un champ magnétique extérieur dans une direction donnée entraîne le mouvement de ces parois de manière à ce que les domaines aimantés suivant une orientation voisine de celle du champ magnétique extérieur voient leur taille augmenter. En présence de désordre, cette croissance de domaine est très lente car les impuretés non magnétiques ou les défauts cristallins, présents dans le matériau, constituent des sites d'accrochage privilégiés  qui piègent momentanément les parois. La dynamique de la paroi peut alors s'analyser comme une combinaison d'un mouvement d'ensemble et de processus de reconformation de la paroi qui essaye de minimiser son énergie en s'adaptant au désordre local.
    Nous étudions la dynamique lente des parois de domaine dans les ferromagnétiques désordonnés en mesurant la relaxation lente de l'aimantation ou de la susceptibilité magnétique alternative. L'application à ces systèmes, des procédures utilisés pour mettre en évidence les effets de « mémoire et chaos » dans les verres de spin, montre l'existence d'effets semblables dans les ferromagnétiques désordonnés. Nous essayons d'interpréter ces effets dans les ferromagnétiques désordonnés  en termes d'une hiérarchie des échelles de longueur des reconformations de ces parois. La généralisation de cette image aux verres de spin conduit à considérer les effets de « mémoire et chaos » comme dues à des reconformations hiérarchiques de parois de domaine de spins corrélés au sens de l'ordre verre de spin.

Pour en savoir plus:

 "Aging phenomena in spin glass and ferromagnetic phases: domain growth and wall dynamics", Europhys. Lett. 50, pp.674-680 (2000), prétirage cond-mat/9908030

"Comparative review of aging properties in spin glasses and other disordered materials", J. Phys. Soc. Jpn 69, pp. 206-211 (2000),
prétirage cond-mat/9911269

"Aging in a topological spin glass", prétirage cond-mat/0001344