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Étude théorique de la dynamique de spin non conventionnelle

Résumé du sujet

La compréhension théorique et la modélisation de la dynamique des spins est un problème de longue date en magnétisme, qui présente un intérêt direct pour un large éventail d'études fondamentales réalisées sur des installations neutroniques et synchrotroniques, ainsi que pour des applications en spintronique. Ce projet de doctorat sera consacré à des études analytiques et numériques de certains problèmes d'actualité dans le domaine de la dynamique des spins. Un intérêt continu pour les matériaux magnétiques avec un fort couplage spin-orbite a conduit à la découverte récente d'un nouveau type d'excitations : les magnons longitudinaux, qui peuvent être considérés comme des états liés multi-magnons induits par l'anisotropie d’axe facile. Le premier objectif de ce projet de doctorat sera le développement d'une théorie analytique pour ces excitations quantiques, ainsi que pour leur dispersion et leurs signatures dans la diffusion des neutrons et les expériences ESR. Le second objectif de ce projet est une étude analytique et numérique de la dynamique des magnons dans les aimants frustrés en présence de désordre structurel. Cette étude abordera, en particulier, le problème des mécanismes concurrents de sélection de l'état fondamental dus aux fluctuations quantiques et aux réajustements locaux du spin créés par le désordre structurel. Enfin, la troisième partie du travail de thèse se concentrera sur les simulations des propriétés dynamiques des systèmes magnétiques à des températures finies. Les équations de précession de spin seront résolues numériquement pour des clusters finis et combinées avec les calculs thermiques de Monte Carlo. Cela nous permettra d'étudier les propriétés dynamiques à des températures arbitraires au-dessus et au-dessous des éventuelles transitions magnétiques. Cette technique permettra d’étudier plus spécifiquement la présence de modes magnoniques 'fantômes' à haute énergie au-dessus de la température de transition dans les systèmes antiferromagnétiques quasi unidimensionnels et bidimensionnels. Nous prévoyons également d'étudier les effets thermiques sur la dynamique des excitations topologiques (vortex, skyrmions, etc.) dans une perspective entièrement microscopique. Le comportement dynamique critique et la dynamique diffuse des spins dans l'état paramagnétique présentent également des problèmes intéressants et stimulants.

Laboratoire

Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble
DEPHY
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