Magnetisation process in Er2Ti2O7 and Tb2Ti2O7 at very low temperature

We present a model which accounts for the high field magnetisation at very low temperature in two pyrochlore frustrated systems, Er2Ti2O7 and Tb2Ti2O7. The two compounds present very different ground states: Er2Ti2O7, which has a planar crystal field anisotropy, is an antiferromagnet with T_N=1.2K, whereas Tb2Ti2O7 is expected to have Ising character and shows no magnetic ordering down to 0.05K, being thus labelled a ``spin liquid''. Our model is a mean field self-consistent calculation involving the 4 rare earth sites of a tetrahedron, the building unit of the pyrochlore lattice. It includes the full crystal field hamiltonian, the infinite range dipolar interaction and anisotropic nearest neighbour exchange described by a 3-component tensor. For Er2Ti2O7, we discuss the equivalence of our treatment of the exchange tensor, taken to be diagonal in a frame linked to a rare earth - rare earth bond, with the pseudo-spin hamiltonian recently developped for Kramers doublets in a pyrochlore lattice. In Tb2Ti2O7, an essential ingredient of our model is a symmetry breaking developping at very low temperature. We compare its prediction for the isothermal magnetisation with that of ``the quantum spin ice'' model

Multiband Superconductivity in KFe2As2: Evidence for one Isotropic and several Liliputian Energy Gaps

We report a detailed low-temperature thermodynamic investigation (heat capacity and magnetization) of the superconducting state of KFe2As2 for H || c axis. Our measurements reveal that the properties of KFe2As2 are dominated by a relatively large nodeless energy gap (Delta?0 = 1.9 kBTc) which excludes dx2-y2 symmetry. We prove the existence of several additional extremely small gaps (?Delta0 < 1.0 kBTc) that have a profound impact on the low-temperature and low-field behavior, similar to MgB2, CeCoIn5 and PrOs4Sb12. The zero-field heat capacity is analyzed in a realistic self-consistent 4-band BCS model which qualitatively reproduces the recent laser ARPES results of Okazaki et al. (Science 337 (2012) 1314). Our results show that extremely low-temperature measurements, i.e. T < 0.1 K, will be required in order to resolve the question of the existence of line nodes in this compound.Comment: 7 pages, 6 figure

Single chain magnet behaviour in an enantiopure chiral cobalt(II)–copper(II) one-dimensional compound

The self-assembly of an enantiomerically pure, chiral dianionic oxamatocopper(II) complex with cobalt(II) ions leads to neutral oxamato-bridged heterobimetallic chains that combine chirality and slow magnetic relaxation, providing thus the first example of ‘‘chiral single chain magnets (CSCMs).Ruiz Garcia, Rafael, [email protected] ; Lloret Pastor, Francisco, [email protected]

Properties of spin 1/2 triangular lattice antiferromagnets: CuRE2Ge2O8 (RE=Y, La)

We found new two-dimensional (2D) quantum (S=1/2) antiferromagnetic systems: CuRE2Ge2O8 (RE=Y and La). According to our analysis of high-resolution X-ray and neutron diffraction experiments, the Cu-network of CuRE2Ge2O8 (RE=Y and La) exhibits a 2D triangular lattice linked via weak bonds along the perpendicular b-axis. Our bulk characterizations from 0.08 to 400 K show that they undergo a long-range order at 0.51(1) and 1.09(4) K for the Y and La systems, respectively. Interestingly, they also exhibit field induced phase transitions. For theoretical understanding, we carried out the density functional theory (DFT) band calculations to find that they are typical charge-transfer-type insulators with a gap of Eg = 2 eV. Taken together, our observations make CuRE2Ge2O8 (RE=Y and La) additional examples of low-dimensional quantum spin triangular antiferromagnets with the low-temperature magnetic ordering.Comment: 15 pages, 6 figures, and 1 tabl

Matériaux moléculaires et composé à fermion lourd (ferromagnétisme et antiferromagnétisme, effets de dimensionnalité , transition de phase et phénomène d'avalanche)

Nous présentons une étude des propriétés magnétiques de la chaîne de spins (R) 3MLNNMn(hfac)2 à très basse température. Les porteurs magnétiques sont les Manganèse de spin 5/2 et les radicaux Nitronyl-nitroxyde de spin 1/2. Ce composé présente un comportement ferrimagnétique de type 1D à haute température. Au voisinage de 20 K, un crossover 1D-3D a lieu. ATc = 3 K une transition originale a lieu: à T > Tc , la chaîne présente un comportement ferromagnétique, décrit par des exposants critiques de type Heisenberg alors que, à T < Tc , la structure est antiferromagnétique cantée. Dans le régime ordonné, une étude dynamique montre l&rsquo;existence d&rsquo;une barrière d&rsquo;énergie de 15.5 K. A T < 250 mK, les cycles d&rsquo;hystérésis présentent des avalanches à un champ intrinsèque de 170 Oe. Ces comportements peuvent être associés la nucléation de parois de domaines unidimensionnelles le long des chaînes. Nous comparons ce système à deux composés présentant des avalanches: la chaîne CoT AC et le fermion lourd UGe2. Les mesures ont été réalisées sur deux magnétomètres à SQUID à dilution développés au CRTBT-CNRS.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Etude expérimentale des effets quantiques dans deux systèmes de spins (aimant moléculaire Fe8 et chaîne de spins quantiques)

Nous présentons une étude expérimentale des effets quantiques dans deux systèmes de spins réalisée avec un magnétomètre à SQUID couplé à une dilution. Ce système expérimental permet des mesures en champ fort (8 Tesla) et à très basses températures (70 mK). La partie principale de ce travail est centrée sur l'effet tunnel du spin dans un aimant moléculaire Fe8. Ce composé est un assemblage tridimensionnel régulier d'aimants nanoscopiques identiques de spin S=10. Nous présentons une étude détaillée du régime de température [70 mK, 1.8 K] et caractérisons une compétition entre effets tunnels thermiquement activé et purement quantique. Nous mettons en évidence l'existence d'un nouvel état d'équilibre pour le système. Celui-ci est dépendant du champ magnétique. Il s'établit à partir de T=1 K et persiste jusqu'à 70 mK. La seconde partie est consacrée à une chaîne de spins S=1 en interaction antiferromagnétique. Le composé pur, Y2BaNiO5, présente un gap de Haldane. Nous proposons une étude de l'influence du dopage non-magnétique en zinc sur la physique de ce composé aux plus basses températures. L'introduction de ces défauts génère des spins non compensés permettant des corrélations entre chaînes. L'état fondamental résultant est une coexistence entre dimères non magnétiques et de l'antiferromagnétisme. Nous montrons que le composé pur présente des défauts intrinsèques et présentons une description quantitative des défauts dans les échantillons dopés. Pour T<200 mK, nous mettons en évidence la possibilité d'une température de Néel dépendante du dopage, en accord avec un modèle en champ moyen.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Fire in a Quantum Mechanical Forest

A new experimental scheme allows the controlled generation and observation of magnetic avalanches, a cascade of spin flips that propagates through a magnetic sample like a three-dimensional fire.33othe

Observation of the Meissner-Ochsenfeld Effect and the Absence of the Meissner State in UCoGe

International audienceWe present low field magnetization and susceptibility measurements made on a single crystal of the ferromagnetic superconductor UCoGe. The interplay between ferromagnetism and superconductivity comes into view in the study of hysteresis along the c axis (easy magnetization axis). The Meissner state (perfect diamagnetism) could not be observed in very low magnetic fields for all three crystallographic directions, implying that the sample is always in the mixed state. Notwithstanding, the Meissner-Ochsenfeld effect (reversible flux expulsion) occurs and is found to be anisotropic. For the c axis in low fields, it is proportional to the bulk magnetization M (and thus to the population of domains) and not to the applied magnetic field H. On a microscopic level, our interpretation of these results implies that flux is expelled independently from each domain proportional to its volume

[Mn-III(Schiff Base)](3)[Re-IV(CN)(7)], Highly Anisotropic 3D Coordination Framework: Synthesis, Crystal Structure, Magnetic Investigations, and Theoretical Analysis

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