Laboratoire Léon Brillouin

UMR12 CEA-CNRS, Bât. 563 CEA Saclay

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BD diffusons les neutrons

Faits marquants 2013

15 novembre 2013

En matière condensée, les corrélations électroniques sous-tendent un grand nombre de phénomènes fondamentaux encore inexpliqués, dont certains peuvent déboucher sur de nouvelles applications (stockage de l'information, composants magnétiques, électronique de spin,…). Les systèmes étudiés sont très divers : systèmes supraconducteurs à haute température critique, manganites à magnétorésistance géante, systèmes multiferroïques, composés à fermions lourds, etc... Les couplages entre les degrés de libertés électroniques, magnétiques et de réseau sont à la base de tous ces phénomènes physiques.

Dans certains de ces systèmes contenant des ions magnétiques, la coexistence de différents types de couplages entre  ces ions peut donner naissance à des états magnétiques et électroniques très particuliers. C'est le cas de la nouvelle famille de composés CeM2Al10 (M : métal de transition Fe, Os, Ru). Les mesures de diffusion neutronique dans le composé CeRu2Al10 mettent en évidence la possibilité de faire coexister deux états magnétiques normalement antagonistes : un ordre magnétique à longue distance et un état appelé "isolant Kondo" qui tend à supprimer tout magnétisme. Ces mesures sont des éléments importants contribuant à la compréhension de  l'origine microscopique des propriétés magnétiques et électroniques de ces systèmes.

 

06 novembre 2013

Une équipe de l’Iramis a sondé à l’aide de neutrons le magnétisme d’un cobaltate isolant. Ô surprise, ce composé présente une propriété considérée jusque-là par la communauté scientifique comme la signature de supraconducteurs à haute température critique (cuprates). Cette observation invite à une révision des modèles de ces matériaux.

 

26 avril 2013

Dans la conception du cœur d'un réacteur nucléaire, les matériaux de structure doivent être sélectionnés en ayant une bonne maitrise de leurs propriétés mécaniques et de leur tenue sous irradiation. La dispersion nanostructurée d'oxyde (aciers ODS : Oxide Dispersion Strengthening) est une méthode pour durcir les aciers. Ces matériaux sont envisagés comme matériaux de structure pour les réacteurs nucléaires du futur (génération IV, notamment pour les gaines de combustible dans les réacteurs à neutrons rapides RNR) ou les premières parois des réacteurs à fusion.

Pour valider ces orientations, une parfaite maitrise de l'élaboration de ces aciers ODS est nécessaire. La présente étude montre que les teneurs initiales en Ti, Y et O sont cruciales pour la cinétique de coalescence des particules d'oxyde et le comportement en température du matériau, qui déterminent ses propriétés mécaniques.

 

18 mars 2013
Une collaboration Laboratoire Léon Brillouin – Service de Physique de l’Etat Condensé

   Le titanate de Terbium Tb2Ti2O7 est un oxyde isolant à réseau pyrochlore (un réseau spécial formé de tétraèdres se touchant par leurs sommets), dont la géométrie est telle que les ions magnétiques (les terres rares Tb) ne peuvent pas trouver de configuration de spin qui satisfasse toutes les interactions antiferromagnétiques en même temps. Ce phénomène est appelé frustration géométrique et suscite depuis une douzaine d’années d’intenses recherches aussi bien théoriques (pour comprendre la frustration et ses effets) qu’expérimentales (pour explorer ces systèmes avec toutes sortes de sondes et à très basse température).  Le titanate de Terbium est un cas extrême car la frustration conduit dans son cas à une absence d’ordre magnétique des moments (ou spins) de Tb jusqu’à des températures de l’ordre de 0,05K. Mais sa description théorique a résisté jusqu’à présent à toutes les tentatives. Normalement, et en tenant compte de la frustration,  Tb2Ti2O7 devrait présenter un ordre magnétique au-dessous d’environ 1 à 2K. Mais en fait, il reste un « liquide » (de spin) jusqu’à 0,05K, car les spins, bien qu’interagissant entre eux, restent fluctuants et ne se « gèlent » pas.

La diffusion des neutrons par les moments du Tb permet d’explorer ce type d’état en déterminant les corrélations existant dans la phase liquide de spin, ou plus précisément en traçant des cartes dans l’espace réciproque qui reflètent ces corrélations de spin. Les modèles théoriques sont ensuite jaugés à l’aune de ces cartes, qu’ils sont censés reproduire, au moins dans leurs grands traits.   


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