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Propriétés statiques et dynamiques des chaînes aimants

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Academic year: 2021

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Texte intégral

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HAL Id: tel-01288252

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01288252

Submitted on 14 Mar 2016

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Vivien-Maxime Pianet

To cite this version:

Vivien-Maxime Pianet. Propriétés statiques et dynamiques des chaînes aimants. Chimie théorique et/ou physique. Université de Bordeaux, 2014. Français. �NNT : 2014BORD0245�. �tel-01288252�

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THÈSE

présentée pour obtenir le grade de

DOCTEUR DE

L’UNIVERSITÉ DE BORDEAUX

École doctorale des sciences chimiques

SPÉCIALITÉ : Chimie Physique

par

Vivien Pianet

Propriétés statiques et dynamiques des chaînes aimants

Sous la direction de : Claude Coulon et Thierry Colin

Soutenue le 2 Décembre 2014 Devant la commission d’examen formée de :

M. Bernard BARBARA Directeur de recherche émérite, CNRS Rapporteur

M. Kamel BOUKHEDDADEN Professeur, Université Versailles

Saint-Quentin-en-Yvelines

M. Claude COULON Professeur, Université Bordeaux Examinateur

M. Thierry COLIN Professeur, Université Bordeaux

M. Philippe RICHETTI Directeur de recherche, CNRS

M. Alessandro VINDIGNI Docteur, Swiss Federal Institutes of

Technology ETH Zurich

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Dans le domaine du stockage de l'information, la miniaturisation de l'unité magnétique portant l'information est un enjeu capital. Ainsi, la découverte de molécules possédant des propriétés de relaxation lente de leur aimantation, comparables à celles des aimants classiques, constitue une avancée majeure suscitant l'espoir de pouvoir un jour stocker l'information à l'échelle moléculaire. Cette thèse a pour but d'étudier les propriétés magnétiques des chaînes aimants. Ces chaînes sont constituées d'unités magnétiques liées par des interactions magnétiques au sein d'un réseau unidimensionnel. Au delà de leurs potentielles applications, les chaînes aimants sont parfaitement adaptées à l'étude fondamentale des chaînes de spins. Le premier chapitre de ce manuscrit constitue un rappel des propriétés statiques et dynamiques des chaînes aimants connues à ce jour. Le deuxième chapitre décrit les propriétés statiques des parois séparant les différents domaines d'aimantation dans des chaînes de spins de topologies magnétiques variées. Le troisième chapitre de ce manuscrit décrit les propriétés dynamiques des chaînes de spins d'Ising. Bien que seul le modèle de Glauber soit utilisé dans la littérature associée aux chaînes aimants, il existe une infinité de modèles dynamiques d'Ising. Grâce à l'étude détaillée de trois modèles, il est montré dans ce chapitre que l'application d'un champ magnétique permet de révéler différentes dynamiques de relaxation de l'aimantation pour chacun des modèles considérés. Ces résultats permettent enfin de proposer deux protocoles expérimentaux à même de déterminer le modèle dynamique le plus adapté à l'étude des chaînes aimants.

Mots clés

:

Magnétisme moléculaire, chaîne aimant, paroi, modèles d’Ising dynamiques, dynamique stochastique, relaxation lente de l’aimantation, simulations Monte Carlo.

Static and dynamic properties of Single Chain Magnets

The size reduction of magnetic units able to store information is an important issue for the design of high-density data storage devices. The discovery of molecules that show slow relaxation of their magnetization, similar to classical magnets, is a great breakthrough in terms of molecular scale information storage. The work presented in this thesis is devoted to the study of the magnetic properties of Single Chain Magnets. Single Chain Magnets can be viewed as a one-dimensional assembly of anisotropic magnetic units linked by magnetic interactions. Beyond their potential applications, Single Chain Magnets are interesting prototypes for the fundamental study of spin chains. The first chapter of this manuscript summarizes some known static and dynamic properties of Single Chain Magnets. Chapter II is devoted to the static properties of domain walls, which link the magnetic domains in spin chains, considering various magnetic topologies. Chapter III is dedicated to the dynamic properties of Ising spin chains. In the Single Chain Magnet literature, the Glauber model is used to describe the dynamic properties of such spin chains. However, there exists an infinite number of dynamic Ising models. In this chapter, three dynamic models are studied in detail. We show that the presence of a magnetic field allows us to discern different magnetization relaxation behaviors associated with each dynamic model. These results allow us to establish two experimental protocols in order to determine the most suitable dynamic model to describe the properties of Single Chain Magnets.

Keywords : Molecular magnetism, single chain magnets, domain wall, dynamic Ising models, stochastical dynamics, magnetization slow relaxation, Monte Carlo simulations.

Thèse préparée au :

Centre de Recherche Paul Pascal UPR 8641 / CNRS – Université de Bordeaux 115 av. Albert Schweitzer, 33600 PESSAC (France)

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