Frustration magnétique

Dans les matériaux magnétiques, en abaissant suffisamment la température, les spins finissent par se figer dans une configuration imposée par les interactions magnétiques entre atomes.

En frustrant ces interactions, on peut favoriser l’émergence de nouveaux états de la matière appelés liquides quantiques de spins. Par exemple, si les spins sont disposés au sommet de triangles, ils ne peuvent pas s’anti-aligner deux à deux. Cette situation dite de frustration empêche le système magnétique de se figer, comme pour un liquide surfondu. Le système peut alors se mettre dans un état complétement quantique, qui ne peut plus se décrire en terme de spins individuels, un liquide quantique de spins. Les physiciens recherchent des signatures de l’existence d’un tel état, en particulier par l’observation de ses excitations particulières.

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Cristaux d’herbertsmithite présentant un magnétisme frustré