Étude du composé spin-Peierls CuGeO₃ DOPÉ

Abstract

La physique des systèmes unidimensionnels étant très riche et sa description théorique relativement accessible, de nombreux systèmes appartenant à cette famille sont étudiés pour leurs propriétés exotiques. Dans les métaux, par exemple, la transition de Peierls transforme un métal en un isolant, d'autre part, dans les systèmes magnétiques, les effets quantiques des interactions entre les spins conduisent à de nombreuses transitions de phase. Notamment, les matériaux isolants antiferromagnétiques quasi unidimensionnels de spin S=½ (chaîne de spins ½) présentent, lorsqu'on diminue la température, une transition du type magnéto-élastique, une dimérisation de la chaîne, due aux interactions à une dimension entre les spins ½ de la chaîne et les phonons du réseau tridimensionnel. Cette transition est appelée transition spin-Peierls par analogie avec la transition de Peierls. En effet, lors de cette transition, il y a formation d'un gap magnétique entre l'état fondamental et le triplet d'états excités le plus bas en énergie. Les calculs théoriques prévoient que la transition spin-Peierls a des effets importants sur plusieurs propriétés physiques. La susceptibilité connaît une discontinuité à la température de transition Tsp, puis une décroissance exponentielle pour finalement tendre vers zéro lorsque T tend vers zéro. La chaleur spécifique présente elle aussi une anomalie caractéristique lors de la transition. Enfin, la diffraction de rayons X montre l'apparition de nouvelles réflexions de Bragg correspondant à un doublement de la dimension de la cellule unité le long des chaînes en dessous de Tsp (Bray, Interrante, Jacobs et Bonner, 1982).