Dynamique lente des systèmes magnétiques désordonnés Vincent Dupuis Collaborations : M. Alba, F. Bert , J.-P. Bouchaud, J. Hammann, L. Le Pape H. Aruga-Katori , A. Ito , J. E. Greedan, M. Sasaki, A. S. Wills Directeur de thèse : Eric VINCENT Service de Physique de l’Etat Condensé CEA Saclay
30
Embed
Dynamique lente des systèmes magnétiques désordonnés Vincent Dupuis Collaborations : M. Alba, F. Bert, J.-P. Bouchaud, J. Hammann, L. Le Pape H. Aruga-Katori,
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Dynamique lente des systèmes magnétiques désordonnés
Vincent Dupuis
Collaborations :
M. Alba, F. Bert , J.-P. Bouchaud, J. Hammann, L. Le PapeH. Aruga-Katori , A. Ito , J. E. Greedan, M. Sasaki, A. S. Wills
Directeur de thèse :
Eric VINCENT
Service de Physique de l’Etat CondenséCEA Saclay
Plan de l’exposé
Introduction Instrumentation - Mesures Verres de spin Ferromagnétiques désordonnés Systèmes frustrés sans désordre Conclusion – Perspectives
Plan de l’exposé
Introduction Instrumentation - Mesures Verres de spin Ferromagnétiques désordonnés Systèmes frustrés sans désordre Conclusion – Perspectives
Dynamique lente et vieillissement
Plus simples à modéliser : physique statistiqueCapteurs très sensibles : utilisation de SQUIDs
Pourquoi les systèmes magnétiques ?
Pourquoi étudier le vieillissement ?Phénomène courant mais mal compris !
Un modèle : verre de spinSystèmes magnétiques frustrés et désordonnés
Les matériaux vitreux sont partout ! Ex. : verres structuraux, polymères, gels, pâtes, colloïdes, ferromagnétiques désordonnés, ferroélectriques désordonnés, matière de vortex…
Un point commun : systèmes hors équilibre
les mesures dépendent de l’histoire du matériauVIEILLISSEMENT :
Le vieillissement dans les verres de spin
g
0
ttw
T
T
H
T
tw : temps d’attentet : temps d’observation
) , ( ) ( wttMtM
Aimantation thermorémanente
g
0
tw
T
T
H
T
) , ( ) ( wt
10 100 1000 10000 100000
1
10
[''(,
t) -
'' eq
()]
x 1
04 [em
u/cm
3 ]
T = 12 K = 0.7 Tg
0.04 Hz 0.08 Hz 0.4 Hz 0.8 Hz 4 Hz 8 Hz
CdCr1.7
In0.3
S4
t
0 200 400 600 800 1000
6
7
8
9
10
11
'' x
104 [e
mu/
cm3 ]
tw [min]
Dynamique non stationnaire : (t, tw) , (, tw) bien décrite par des lois d’échelle : t/tw (dc) et tw (ac)
Susceptibilité alternative
0,1 1 10 100 1000
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,11
0,12
0,13
0,14 tw [min]
10
30
100
300
1000
T = 12 K = 0.7 Tg
CdCr1.7
In0.3
S4
m =
M/M
FC
t [min]
1E-4 1E-3 0,01 0,1 1 10 100
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,11
0,12
0,13
0,14
m =
M/M
FC
t/tw
Uppsala (Lundgren, Nordblad)Saclay (Hammann, Ocio, Alba, Vincent)
80’
Autres exemples
PVCStruik (1978)
glycérolLeheny et al. (1998)
g
0
ttw
T
T
T
g
0
tw
T
T
E
T
Réponse diélectrique d’un liquide surfondu
Réponse mécanique d’un polymère
~ mêmes lois d’échelle que dans les verres de spin : t, t/tw
Quelques approches théoriques
Approches microscopiques
– Edwards et Anderson (1975)dynamique : simulations numériques
– Sherrington et Kirkpatrick (1975)dynamique : Cugliandolo, Kurchan (1994)
jiiji,j
S.SJ H
Jij aléatoires
Approches phénoménologiques
– Modèles dans l’espace des phases :vieillissement = évolution dans un paysage d’énergie libre complexe(Bouchaud, Orbach)
– Modèles dans l’espace réel : vieillissement = croissance de domaines(Fisher et Huse, Koper et Hilhorst)
Questions
Effet de la température : peut-on accélérer le vieillissement ?
Quelles conséquences pour la description du vieillissement ?
« Universalité » ?
Etude des propriétés de dynamique lente de systèmes magnétiques exemples
Plan de l’exposé
Introduction Instrumentation - Mesures Verres de spin Ferromagnétiques désordonnés Systèmes frustrés sans désordre Conclusion – Perspectives
Instrumentation - Mesures
• cryogénie 4He pompé• détection SQUID
Magnétomètre à SQUID CryogenicLtd S600
Mesure d.c. : Mz
déplacement de l’échantillon dans le gradiomètre
Mesure a.c. : () = ’() + i ’’() échantillon fixe + détection synchrone
SQUID rf
gradiomètre du 2nd ordre
echz
circuit rf résonant
Q
V
B
Plan de l’exposé
Introduction Instrumentation - Mesures Verres de spin Ferromagnétiques désordonnés Systèmes frustrés sans désordre Conclusion – Perspectives
Effet des variations de température sur le vieillissement
Cycle négatif de température
T : rajeunissement, relance de la relaxationT : mémoire, pas d’effet du temps passé à T-T
t1
t3
T - T
gt2
TT
temps
T
Lefloch et al. (1992)
(cas d’un grand T)
T = 12 K
T-T= 10 K T = 12 K’’ [
a.u.
]temps [min]
CdCr1.7In0.3S4
Tg=16.7K
Rajeunissement et mémoire multiples
0 5 10 15 20 25 300,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4 CdCr1.7
In0.3
S4
0.1 Hz
'' x
103 [
em
u/c
m3 ]
Refroidissement par paliers Réchauffement continu
T [K]
0 10000 20000 30000 400000
5
10
15
20
25
10-3 K/s
T [
K]
t [s]
Combien de vieillissements peut-on mémoriser dans un verre de spin ?
T rajeunissementT mémoire
Interprétations des effets de rajeunissement et de mémoire
MODELES MICROSCOPIQUES : SIMULATIONS ?EA 3d : ni rajeunissement, ni mémoire, ni chaos en température (Takayama, Picco, Ricci (1999-2001))
EA 4d : rajeunissement et mémoire SANS CHAOS EN TEMPERATURE (Berthier, Bouchaud (2002))
Plus quantitativement : Bouchaud et Dean (1995) Sasaki et Nemoto (2000)
organisation hiérarchique des états métastables en fonction de T
raje
un
iss
em
en
t
mé
mo
ire
ESPACE DES PHASES ESPACE REEL
Yoshino, Lemaître, Bouchaud (2001)
Miyashita, Vincent (2001) : T Jijeff
chaos en température :état d ’équilibre T état d’équilibre à T-T
MEMOIRES MULTIPLES hiérarchie d’échelles de longueurs
LT-T<< LT
Bray et Moore (1987), Fisher et Huse (1988)
TT-T
T
LT LT-T
le chaos ne semble pas nécessaire, la hiérarchie oui !
Effets de rajeunissement et de mémoire dans un verre de spin Ising
Effets de rajeunissement et de mémoire moins marqués dans Ising que dans Heisenberg