Etude experimentale d'une echelle de spin-1/2 antiferromagnetique : cu#2(c#5h#1#2n#2)#2cl#4

Ce memoire presente une etude experimentale d'un compose organique isolant ayant des proprietes magnetiques unidimensionnelles (1d): cu#2(c#5h#1#2n#2)#2cl#4. C'est un systeme antiferromagnetique de heisenberg s=1/2 en echelle de spins. Les interactions d'echanges entre les electrons non apparies des ions cu#2#+ forment une structure magnetique en echelle que l'on peut decrire par deux parametres d'echanges, j entre les barreaux et j le long des deux chaines. Comme toutes les echelles de spin-1/2 ayant un nombre pair de chaines couplees, ce systeme a un gap d'energie dans le spectre des excitations. Les proprietes de l'etat fondamental et, dans une certaine limite des etats excites, sont alors similaires a celles des chaines de haldane (s=1). A contrario les echelles comportant un nombre impair de chaines sont critiques (sans gap) et appartiennent a la meme classe d'universalite que les chaines de spin-1/2 dont la solution est donnee par l'ansatz de bethe. Cette these presente une etude assez complete des proprietes thermodynamiques et dynamiques de ce compose. Les mesures thermodynamiques ou statiques reposent sur l'utilisation de magnetometres squid ou, pour les champs magnetiques intenses, d'oscillateurs torsionnels a haute resolution. Les techniques de resonance electronique de spin (rpe) dans la gamme micro-ondes et de resonance magnetique nucleaire sur le proton ont ete utilisees pour etudier les proprietes dynamiques liees aux fonctions de correlations telle que la largeur de raie rpe ou le temps de relaxation nucleaire spin-reseau t#1. Nous avons determine l'ensemble des parametres essentiels lies au magnetisme de ce compose: cu#2(c#5h#1#2n#2)#2cl#4 est decrit par un hamiltonien de heisenberg dont les interactions d'echanges forment une echelle de spins dans la limite de couplage fort: j 13. 2k et j 2. 5k. Le gap d'energie entre l'etat fondamental non-magnetique s=0 et les etats excites triplets (s=1) est 10. 5k