Magnétisme des cristaux de molécules à grand spin

Les chimistes ont cree, dans les dernieres annees du vingtieme siecle, des molecules magnetiques dont le spin (typiquement s = 10) est suffisamment grand pour que le temps de relaxation de l'aimantation puisse devenir macroscopique a basse temperature. Ces nouveautes donnent lieu a des phenomenes nouveaux dont nous donnons ici une description detaillee. Nous commencons par rappeler les concepts fondamentaux du magnetisme, tels que l'anisotropie et l'echange, puis nous decrivons les molecules a grand spin et nous les situons dans le monde du magnetisme. Dans le deuxieme chapitre, nous etudions la relaxation magnetique thermiquement activee, en utilisant l'equation maitresse et en evaluant ses coefficients a partir de l'interaction spin-phonons et de la regle d'or. Le troisieme chapitre est consacre a l'effet tunnel d'un spin isole, et nous calculons l'ecart tunnel par des methodes simples. Nous obtenons en particulier les valeurs du champ magnetique ou la separation tunnel s'annule (points « diaboliques »). Dans le quatrieme chapitre, nous decrivons brievement des methodes alternatives basees sur les integrales sur les chemins. Dans le cinquieme chapitre, nous etudions l'effet, toujours sur un spin isole, d'un champ magnetique dependant du temps, qui declenche le retournement partiel des spins au moment ou la valeur du champ autorise l'effet tunnel. Le sixieme chapitre est consacre a l'interaction du spin avec son environnement a basse temperature, quand la relaxation magnetique est due aux interactions dipolaires avec les autres spins moleculaires et avec les spins nucleaires. Dans le septieme et dernier chapitre, nous traitons l'effet tunnel du spin entre etats excites, phenomene original et important dans ces materiaux. Enfin, dans six annexes, nous rappelons les constantes fondamentales et les differentes notations courantes, la correspondance entre les divers types de champs magnetiques, la demonstration de la loi d'Arrhenius a partir de l'equation maitresse, celle de la formule de Landau-Zener-Stuckelberg, puis nous ebauchons une theorie de l'effet tunnel magnetique en presence d'interactions hyperfines. A la fin de l'ouvrage, un index permet de retrouver les definitions des differents concepts.