Contribution à l'étude du magnétisme de basse dimensionalité : Exemple de composes binaires et ternaires obtenus par interaction dans le graphite

Abstract

Ce travail porte sur l’étude de systèmes magnétiques de basse dimensionalité, obtenus à partir de graphite intercalé. Les composés considérés sont des dérivés de chlorures métalliques. Ils présentent une structure planaire à symétrie hexagonale, où chaque plan métallique est séparé des autres par deux couches de chlore. Il en résulte une forte anisotropie de l’interaction entre les métaux qui fait que ces systèmes sont recherchés pour tester les modèles du magnétisme à basse dimensionalité. En changeant l’ion métallique, il est possible de faire varier l’anisotropie et la valeur du moment magnétique. On peut ainsi, en passant du Co++ au Ni++, tester diverses dimensions du spin (modèle XY, modèle Heisenberg) et divers types d’interactions avec Fe+++ et Mn++ (antiferromagnétisme, frustration). Dans la pratique, un couplage interplanaire qui croît avec la surface corrélée s’instaure et limite assez vite, lorsqu’on baisse la température, le domaine où le caractère bidimensionnel. Elle s’accompagne de défauts spécifiques : îlots et domaines de Daumas-Hérold. Les propriétés magnétiques de nombreux composés ont été étudiées au moyen de techniques connues : susceptibilité statique en champs faibles, susceptibilité dynamique, aimantation en champs intenses. Les résultats sont exploités pour déterminer les constantes qui caractérisent le système (moment à saturation, constante de Curie, interaction intraplanaire, anisotropie). L’étude de la phase basse température permet une évaluation de l’interaction interplanaire, responsable du passage 2D→3D. L’analyse de la région intermédiaire (au voisinage de la température d’ordre) est abordée. Des propriétés particulières résultent de la compétition entre aspects bidimensionnels dominant à haute température et les caractères tridimensionnels qui s’imposent à basse température. Une série de crossovers d’anisotropie et dimensionnels qui mise en évidence. Le système G-GoCl₂ offre un bon exemple de la phase topologique de Kosterlitz-Thouless, favorisée par le fort caractère XY de l’Hamiltonien de celui-ci. Les effets de taille finie sont pris en compte pour une analyse quantitative. L’intercalation d’une deuxième espèce telle que la molécule diamagnétique AlCl₃ écrante davantage les interactions d’échange entre plans de Co++. Le caractère bidimensionnel est ainsi renforcé, cependant, l’anisotropie dans le plan est réduite. La réduction est une technique utilisée pour obtenir des compos »s intercalaires de métaux purs. Un comportement verre de spin a été mis en évidence dans le cas de G-Co. Des chloroaluminates ont été également synthétisés et intercalés. L’étude du composé G-CuCl₂.2AlCl₃ révèle un aspect de chaînes finies de spin ½ porté par les ions Cu++.