Magnétisme des cristaux de molécules à grand spin

Les chimistes ont créé, dans les dernières années du vingtième siècle, des molécules magnétiques dont le spin (typiquement s=10) est suffisamment grand pour que le temps de relaxation de l'aimantation puisse devenir macroscopique à basse température. Ces nouveautés donnent lieu à des...

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser: J. Villain
Format: Article ou chapitre numérique
Sprache:Français
Veröffentlicht: EDP Sciences 2003
Online Zugang:Accès Université d'Orléans et IFPM
Accès INSA CVL
Beschreibung
Zusammenfassung:Les chimistes ont créé, dans les dernières années du vingtième siècle, des molécules magnétiques dont le spin (typiquement s=10) est suffisamment grand pour que le temps de relaxation de l'aimantation puisse devenir macroscopique à basse température. Ces nouveautés donnent lieu à des phénomènes nouveaux dont nous donnons ici une description détaillée. Nous commençons par rappeler les concepts fondamentaux du magnétisme, tels que l'anisotropie et l'échange, puis nous décrivons les molécules à grand spin et nous les situons dans le monde du magnétisme. Dans le deuxième chapitre, nous étudions la relaxation magnétique thermiquement activée, en utilisant l'équation maîtresse et en évaluant ses coefficients à partir de l'interaction spin-phonons et de la règle d'or. Le troisième chapitre est consacré à l'effet tunnel d'un spin isolé, et nous calculons l'écart tunnel par des méthodes simples. Nous obtenons en particulier les valeurs du champ magnétique où la séparation tunnel s'annule (points "diaboliques"). Dans le quatrième chapitre, nous décrivons brièvement des méthodes alternatives basées sur les intégrales sur les chemins. Dans le cinquième chapitre, nous étudions l'effet, toujours sur un spin isolé, d'un champ magnétique dépendant du temps, qui déclenche le retournement partiel des spins au moment où la valeur du champ autorise l'effet tunnel. Le sixième chapitre est consacré à l'interaction du spin avec son environnement à basse température, quand la relaxation magnétique est due aux interactions dipolaires avec les autres spins moléculaires et avec les spins nucléaires. Dans le septième et dernier chapitre, nous traitons l'effet tunnel du spin entre états excités, phénomène original et important dans ces matériaux. Enfin, dans six annexes, nous rappelons les constantes fondamentales et les différentes notations courantes, la correspondance entre les divers types de champs magnétiques, la démonstration de la loi d'Arrhenius à partir de l'équation maîtresse, celle de la formule de Landau-Zener-Stückelberg, puis nous ébauchons une théorie de l'effet tunnel magnétique en présence d'interactions hyperfines. À la fin de l'ouvrage, un index permet de retrouver les définitions des différents concepts.