Transition de spin-Peierls
distortion d'un cristal contenant des chaînes de spin antiferromafnétiques en dessous d'une température critique. / De Wikipedia, l'encyclopédie encyclopedia
La transition de spin-Peierls est observée dans certains matériaux isolants antiferromagnétiques quasi-unidimensionnels. En dessous de la température de transition TSP, une distorsion du réseau cristallin apparaît, tandis qu'un gap Δ(T) se développe dans les excitations de spin. À basse température, la susceptibilité magnétique de spin tend vers zéro comme e-Δ(0)/T. La distorsion de réseau cristallin se traduit par l'observation de pics satellites en diffraction des rayons X ou des neutrons.
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La transition de spin-Peierls est souvent précédée par un amollissement d'un mode de phonon qui devient statique à la transition.
Le tableau suivant présente quelques composés avec une transition de spin-Peierls. La majorité sont des composés organiques de Tétrathiafulvalène (TTF), Tétracyanoquinodiméthane (TCNQ) ou sel de Fabre (TMTTF).
Composé | Température de Transition |
---|---|
TTFCuS4C4(CF3)4 | 12K[1] |
TTFAuS4C4(CF3)4 | 2.1K[1] |
(TMTTF)2PF6 | 19K |
(TMTTF)2AsF6 | 11K[2] |
MEM-(TCNQ)2 | 19K[3] |
(BCPTTF)2PF6 | 36K[4],[5] |
(BCPTTF)2PF6 | 32.5K[5] |
CuGeO3 | 14K[6],[7] |
TiOCl | 66K[8] |
Du point de vue théorique, la transition de spin-Peierls peut être décrite en utilisant la transformation de Jordan-Wigner, qui ramène les spins-1/2 à des fermions sans spin en interaction, et permet dans la limite adiabatique (faible fréquence des phonons optiques) un traitement parallèle[9],[10] à celui de la Distorsion de Peierls. La phase de haute température, sans distortion[11], est un Liquide de Luttinger, tandis que la phase de basse température est décrite par le modèle de sinus-Gordon quantique. Dans le cas d'une fréquence élevée des phonons optiques (limite anti-adiabatique), une théorie de perturbation au second ordre[12] permet de montrer qu'une interaction entre les spins-1/2 analogue à celle créée par une frustration géométrique est générée. Une telle interaction conduit à l'ouverture d'un gap dans les excitations de spin par une dimérisation spontanée, là encore décrite par un modèle de sinus-Gordon quantique.