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Etude des oscillations quantiques dans un conducteur organique jusqu’à 81 T

Bien qu’inférieur au record absolu américain (100.75 T généré au NHMFL de Los Alamos), le champ magnétique pulsé de 81.3 T créé par la nouvelle génération d’aimant du LNCMI-Toulouse offre une durée record de 10.2 ms au dessus de 70 T. Cette longue durée est une clé pour la mesure fiable de paramètres physiques variant rapidement avec le champ et pour la réduction des problèmes d’induits et d’échauffements liés aux courants de Foucault. Des premières mesures faites sur un conducteur organique montrent que le rapport signal sur bruit est excellent, proche de celui des bobines 60-T standard du LNCMI.

Les oscillations de Haas-van Alphen haute-fréquence du métal organique \theta-(ET)4ZnBr4(C6H4Cl2) ont été étudiées dans un champ magnétique pulsé allant jusqu’à 81 T délivré par l’aimant à deux bobines récemment mis au point au LNCMI-Toulouse. La longue durée de l’impulsion a permis de déterminer la dépendance en champ de l’amplitude des composantes de Fourier de fréquences de plusieurs kT. Le spectre de Fourier est en accord avec le modèle de la chaîne linéaire d’orbites couplées. Conformément à ce modèle, toutes les fréquences observées sont des combinaisons linéaires des fréquences liées à l’orbite \alpha et à l’orbite de rupture magnétique \beta. C’est la première étude expérimentale publiée et faite en Europe dans un champ magnétique pulsé non-destructif supérieur à 80 T.

Figure : (a) Profil du champ magnétique pulsé record et (b) durée de champ magnétique au-delà de 70 T en fonction du champ maximal des meilleures installations de champ magnétique pulsé au monde (octobre 2012), (c) oscillations quantiques du métal organique \theta-(ET)4ZnBr4(C6H4Cl2) et (d) analyse de Fourier correspondante.

Par ailleurs, une étude complète des oscillations quantiques a récemment été faite sur le composé parent \theta-(ET)4CoBr4(C6H4Cl2) dans des champs allant jusqu’à 60 T. La détermination de formules analytiques a permis, pour la première fois, de rendre compte quantitativement de la dépendance en température et en champ magnétique du spectre des oscillations de ce type de surface de Fermi qui est un cas d’école largement répandu.

Références :

[1] High-frequency magnetic oscillations of the organic metal \theta-(ET)4ZnBr4(C6H4Cl2) in pulsed magnetic field of up to 81 T, J. Béard et al, Eur. Phys. J. Appl. Phys. 59, 30201 (2012).

[2] Quantum oscillations in the linear chain of coupled orbits : The organic metal with two cation layers \theta-(ET)4CoBr4(C6H4Cl2), A. Audouard et al, EPL 97, 57003 (2012).

[3] Actualité de l’INP "L’impulsion de champ magnétique à 80 teslas la plus longue au monde"

Contact : Alain Audouard