N° 284 mars 2005

Du « gap de Haldane » aux aimants moléculaires

Pagination : 16-24
Rubrique : Année mondiale de la physique
Mots-clés : Année mondiale de la physique, magnétisme moléculaire, systèmes unidimensionnels, antiferromagnétisme, gap de Haldane, ferromagnétisme, ferrimagnétisme, bleus de Prusse magnétiques.
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Structure cubique à faces centrées d’un analogue du bleu de Prusse A1[B(CN)6]1.

Pour comprendre les propriétés du solide magnétique à trois dimensions (3D), le monde à une dimension (1D) peut sembler une étape possible. Modèles, hamiltoniens et résultats expérimentaux se sont multipliés avec succès sur les systèmes 1D depuis les années 1930, lorsqu’au début des années 80 apparaissent deux faits nouveaux : (i) une conjecture théorique prévoit - d’abord dans l’incompréhension générale - que les chaînes antiferromagnétiques de spins entiers doivent avoir des propriétés thermodynamiques très différentes des chaînes de spins demi-entiers. Questions : pourquoi ces propriétés n’ont-elles jamais été observées ? Peut-on les observer ? Dans quels systèmes ? ; (ii) l’obtention par les chimistes, de chaînes ordonnées uniformes de spins alternés 1/2 et 5/2, premiers systèmes ferrimagnétiques 1D pour lesquels n’existent ni modèles, ni hamiltoniens. Questions : peut-on décrire théoriquement ces systèmes ferrimagnétiques 1D ? Comment ? S’agit-il d’une étape vers des aimants moléculaires ?

Les réponses impliquent une étroite coopération entre physiciens et chimistes, théoriciens et expérimentateurs, la maîtrise de concepts et de langages communs, des allers-retours nombreux entre modèles et expériences. L’article décrit la rencontre de physiciens et de chimistes autour de ces problèmes, leurs déboires et leurs succès et quelques (heureuses) conséquences…