Frustration géométrique et nouveaux états quantiques de spins dans les composés vanadates fluorés à géométrie kagomé

L’etude de l’etat fondamental liquide de spins est un des domaines tres actif de la recherche en matiere condensee. Le reseau le plus a meme de stabiliser un tel etat fondamental semble etre, a deux dimensions, le reseau kagome de spins antiferromagnetiques 1/2. Il y a a present un consensus theorique sur le fait que ce modele stabilise un etat fondamental liquide de spin. Cependant, la nature de cet etat est encore inconnue, notamment la nature des correlations. Nous ne savons toujours pas si ces dernieres sont a courte portee avec un gap dans le spectre d’excitations, ou si elles sont a plus longue portee avec un spectre d’excitations sans gap. D’un point de vue experimental il n’existe que tres peu de materiaux et seul l’Herbertsmithite presente un reseau kagome de spins 1/2 geometriquement parfait. Les differentes etudes realisees sur ce compose pointent toutes vers un etat liquide de spin sans gap mais revelent aussi des deviations a l’hamiltonien de Heisenberg qui pourraient etre responsables de la fermeture de ce gap.Cette these traite de l’etude experimentale principalement par RMN et µSR de nouveaux composes kagome a base de vanadium faisant partie d’une famille recemment synthetisee, les vanadates fluores a geometrie kagome. Le materiau que nous avons le plus etudie est un compose a reseau kagome de spins 1/2 a base de V4+, (NH4)2[C7H14N][V7O6F18] (DQVOF). Le modele magnetique de ce compose peut etre decompose en deux sous systemes presque independants, des plans kagome trimerises isoles et des ions V3+ quasi paramagnetiques. Les etudes de µSR demontrent une absence de gel magnetique jusqu’a 20 mK donc un etat liquide de spins dans DQVOF. Les etudes de chaleur specifique et de RMN devoilent un comportement liquide de spin sans gap malgre la trimerisation du reseau et la faible valeur supposee de l’interaction Dzyaloshinskii Moriya. Nos resultats montrent finalement que l’absence de gap, intrinseque ou due a des deviations a l’hamiltonien ideal, est une caracteristique robuste des materiaux kagome. Nous avons de plus etudie un second materiau de cette famille, (NH4)2[C2H8N][V3F12] (DDVF), dont le reseau magnetique est forme par des plans kagome decouples entre eux a base de V3+ (S = 1). Ce reseau presente de fortes distorsions par rapport au reseau ideal et les experiences thermodynamiques et de µSR mettent en evidence une transition magnetique vers un etat gele a 10 K avec une mise en ordre a longue distance qui s’effectue a 6 K uniquement.