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AbstractAbstract
[en] We present a Nuclear Magnetic Resonance (NMR) study of the NiCl2-4SC(NH2)2 compound, called DTN, consisting of spin-1 chains that are weakly coupled along the transverse directions. At low temperatures and for magnetic field values between the two critical fields Hc1 and Hc2, this system enters an ordered phase of the Bose-Einstein Condensate (BEC) type. Within this phase, we first describe the experimental determination of the order parameter (transverse component of the magnetic moment on Ni2+ ions), the amplitude of which is found to be well described by theory while its phase (orientation) seems to be fixed by an anisotropy term. Second, by NMR relaxation rate T1-1 we have studied the low-energy fluctuations of the electronic spins and found that they obey the power law T1-1 ∝ T5. Such a behaviour points to a 2. order process involving linearly dispersing excitations, such as Bogoliubov quasiparticles, but its nature is not yet well understood. Outside the BEC phase, we report a study of the spin fluctuations in the quantum critical regime (H ∼ Hc2), demonstrating a scaling law on T1-1 similar to the one that has already been observed in another equivalent compound, BPCB spin-ladder, thus proving the universality of this regime [S. Mukhopadhyay et al., Phys. Rev. Lett. 109, 177206 (2012)]. We have also studied the effect of disorder induced by the Br-Cl substitution in the compound Ni(Cl1-xBrx)2-4SC(NH2)2 (doped DTN), for which measurements using macroscopic techniques have suggested the existence of a 'Bose glass' phase [R. Yu et al., Nature 489, 379 (2012)]. This phase is characterized, for all studied doping concentrations x = 4%, 9%, 13%, by a peak in the NMR relaxation rate T1-1 at the eld value Hp = 13.5 T, evidencing an upsurge of the longitudinal (SzSz) spin fluctuations, and presenting strong inhomogeneity of the T1-1 values - probably reflecting the glassy character of the system. The observed doping-independence of Hp demonstrates that the corresponding physics is dominated by local effects due to the dopants. (author)
[fr]
Nous presentons l'etude par Resonance Magnetique Nucleaire (RMN) du compose NiCl2-4SC(NH2)2, dit DTN, constitue de chaines de spins 1 faiblement couplees suivant les directions transverses aux chaines. A basse temperature et dans un champ magnetique compris entre les deux valeurs critiques Hc1 et Hc2, ce systeme s'ordonne dans un etat de type Condensat de Bose-Einstein (CBE). Dans cette phase, nous decrivons d'une part la determination experimentale du parametre d'ordre (composante transverse du moment magnetique des ions Ni2+), dont l'amplitude est bien decrite par la theorie mais dont la phase (orientation) semble fixee par un terme d'anisotropie. D'autre part nous avons etudie les fluctuations des spins electroniques a basse energie, par la mesure du taux de relaxation RMN T1-1, et montre que celui-ci obeit a la loi de puissance T1-1 ∝ T5. Ce comportement peut etre associe au processus de 2eme ordre lie a des excitations ayant une dispersion lineaire, tels que les quasiparticules de Bogoliubov, mais sa nature n'est pas encore bien comprise. En-dehors de la phase CBE, nous decrivons l'etude des fluctuations de spin dans le regime critique quantique (H ∼ Hc2), dans lequel nous etablissons une loi d'echelle sur T1, identique a celle que l'on a observe dans un autre compose de description equivalente (echelle de spins BPCB), prouvant ainsi l'universalite de ce regime [S. Mukhopadhyay et al., Phys. Rev. Lett. 109, 177206 (2012)]. Nous avons aussi etudie les effets du desordre induit par la substitution Br-Cl dans le compose Ni(Cl1-xBrx)2-4SC(NH2)2, pour lequel des mesures par des techniques macroscopiques ont suggere l'existence d'une phase 'verre de Bose' [R. Yu et al., Nature 489, 379 (2012)]. Cette phase est caracterisee, pour differentes concentrations du dopage x = 4%, 9%, 13%, par un pic de relaxation RMN T1-1 au champ Hp = 13.5 T, marquant un regain des fluctuations longitudinales (SzSz) et presentant une forte distribution des valeurs de T1-1 - probablement due a l'aspect vitreux du systeme. L'independance du Hp en fonction de x demontre que la physique y est dominee par les effets locaux lies aux dopants. (auteur)Original Title
Etude par Resonance Magnetique Nucleaire de nouveaux etats quantiques induits sous champ magnetique: condensation de Bose-Einstein dans le compose DTN
Source
19 Oct 2015; 148 p; 72 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses; These Docteur de l'Universite Grenoble Alpes, Specialite: Physique de la Matiere Condensee et du Rayonnement
Record Type
Miscellaneous
Literature Type
Thesis/Dissertation
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INIS IssueINIS Issue