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Thèse de doctorat (H/F): Etude expérimentale de liquides de spin quantiques

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Informations générales

Référence : UMR8502-PHIMEN-002
Lieu de travail : ORSAY
Date de publication : mercredi 24 juin 2020
Nom du responsable scientifique : Fabrice Bert & Philippe Mendels
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Trouver de nouveaux états de la matière est un enjeu majeur de la recherche en matière condensée pour faire émerger de nouveaux concepts, parfois à la source d'innovations technologiques majeures. Dans le cadre du magnétisme, un terrain de jeu modèle, c'est la frustration des interactions antiferromagnétiques sur des réseaux bien choisis, de type triangulaire, qui permet de stabiliser des états fondamentaux totalement originaux. Ce domaine de recherches a connu un essor remarquable dans les 15 dernières années, avec de nouveaux concepts tels que les glaces de spins, les liquides de spins et leurs excitations associées, monopoles magnétiques et spinons. Le point de départ en est un modèle de singulets résonants, proposé en particulier pour expliquer la supraconductivité des cuprates à hautes Tc .
L'apparition récente de composés modèles à réseau kagomé quantique de Cu2+ (S=1/2) ou de V4+ (S=1/2) suscite un fort engouement à la fois expérimental et théorique. La faible connectivité du réseau kagomé et les fluctuations quantiques conduisent à un état non ordonné à T = 0, le liquide de spins qui est par exemple réalisé dans le composé ZnCu3(OH)6Cl2. Il ne présente aucun gel magnétique jusqu'à quelques dizaines de mK malgré des interactions d'échange de plusieurs centaines de Kelvin ! La nature de l'état fondamental, de ses excitations élémentaires, l'étude des transitions de phase en fonction de différents paramètres sont au cœur des axes de recherche actuels.
L'approche proposée sera une exploration des propriétés de ce type d'états dans un matériau fortement frustré en combinant mesures macroscopiques (aimantation, chaleur spécifique) et sondes locales (RMN). La résonance magnétique nucléaire (RMN) permet de cartographier les susceptibilités locales et sonder les excitations du système.


Voir Physics Today p. 16, february 2007 ; Pour la science, février 2008 ; Reflets de la physique, n°37, p. 4 (2014).

Contexte de travail

Le (la) candidat(e) travaillera au laboratoire de physique des solides d'Orsay, université Paris-Saclay-CNRS, dans l'équipe "Spectroscopie des Matériaux Quantiques" aux côtés de 3 chercheurs permanents, P. Mendels, F. Bert et E. Kermarrec qui ont une large expérience dans la thématique et les techniques proposées; il (elle) bénificiera du soutien d'un ingénieur de recherches intégré à l'équipe et de toute la logistique du laboratoire (mécanique, cryogénie, instrumentation) ainsi que de collaborations internationales solidement établies.

Informations sur l'équipe http://hebergement.u-psud.fr/rmn/
Informations sur le laboratoire: https://www.lps.u-psud.fr/

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