Techniques de Recherche
Résonance magnétique nucléaire (RMN)
La RMN de l’état solide utilise les spins nucléaires dans un matériau pour obtenir la distribution de champs magnétiques internes. Un champ magnétique élevé et homogène, H0, est appliqué pour polariser les spins nucléaires. Puis, des pulses rf perpendiculaires sont appliqués avec pour résultat que les spins basculent et précessent à une fréquence f = H0γ/2π, où γ est le rapport gyromagnétique du noyau. Les variations en fréquence de cette précession sont une sonde sensible des variations du champ magnétique dans l’échantillon. De plus, avec le taux de relaxation de la précession, on peut sonder les fluctuations de spins électroniques dans un matériau. Des spectres RMN de 51V dans le système antiferromagnétique kagome Vesignieite sont présentés à gauche.
Rotation de Spin de Muons
La µSR est une sonde locale qui est basée sur les mêmes principes que la RMN. Au lieu d’utiliser les spins nucléaires qui se trouvent dans un matériau, les manips de µSR nécessitent l’implantation d’un muon dans l’échantillon où il va précesser dans les champs magnétiques internes. Quand le muon se désintègre après quelques µs, il produit un positron qui a tendance à se propager dans la direction du spin, ce qui permet de suivre la précession des muons. La production de muons n’est pas facile et les expériences de µSR ne peuvent être faites que dans quelques installations dans le monde (Vancouver, Suisse, Angleterre et Japon). Cependant, c’est une technique extrêmement sensible et efficace qui est indispensable pour l’étude du magnétisme.
Chaleur spécifique
La chaleur spécifique, définie comme l’énergie nécessaire pour changer la température d’un échantillon, est une propriété thermodynamique fondamentale qui fournit des informations utiles sur presque tous les matériaux et tous les phénomènes physiques dans la matière condensée. Cependant, à basses températures, les mesures calorimétriques deviennent très difficiles et demandent une thermométrie très précise en prêtant attention aux pertes et aux excès de chaleur. Ici on voit des mesures de la chaleur spécifique du pyrochlore Yb2Ti2O7.
Vitesse ultrasonore
La mesure précise de la vitesse des ondes acoustiques dans un cristal peuvent offrir une indication très sensible de changements de phases variés. Dans des matériaux magnétiques, la vitesse de son peut être couplée à l’aimantation, à des paramètres d’ordre ou à des fluctuations de spin. On envoie des impulsions rf dans des transducteurs piezoélectriques collés sur une face d’un échantillon pour générer une onde sonore. On détect un signal électrique dans un autre transducteur de l’autre coté de l’échantillon ou mesure un écho dans le transducteur original. En déterminant la phase du signal réceoptionné, on peut quantifier des changements minuscules de la vitesse ultrasonore.
