Étude théorique des fluctuations structurales dans les composés organiques à dimensionnalité réduite

• Main Author: Dumoulin, Benoît
• Other Authors: Bourbonnais, Claude
• Language: French
• Published: Université de Sherbrooke 1997
• Online Access: http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/4966

Les systèmes à dimensionnalité réduite constituent maintenant une branche entière de la physique de la matière condensée. Cette dernière s'est développée rapidement au cours des dernières années, avec la découverte des matériaux organiques qui présentent, justement, des propriétés physiques fortement anisotropes. Cette thèse présente une étude en trois parties de plusieurs composés organiques qui, bien que très différents du point de vue de leurs compositions chimiques et de leurs propriétés physiques à haute température, subissent tous une instabilité structurale à très basse température. De plus, dans chacun des cas, l'instabilité structurale est précédée d'un important régime fluctuatif à partir duquel les propriétés physiques changent de manière significative. Notre étude suit un ordre chronologique inversé puisque nous nous attardons en premier lieu au cas de composés récemment découverts: les composés de la famille des (BCPTTF)₂X (X= PF₆, AsF₆). Ces derniers sont des isolants magnétiques à la température ambiante et subissent une instabilité structurale de type spin-Peierls à une température appelée T_SP. En particulier, nous nous intéressons à l'étude des propriétés physiques de ces systèmes dans le régime fluctuatif, qui précède cette instabilité. Notre étude théorique nous permet de comprendre en détail comment ces systèmes s'approchent de l'instabilité structurale. Dans la seconde partie de cette thèse, nous étudions le régime fluctuatif (pré-transitionnel) observé expérimentalement dans le composé de (TMTTF)₂PF₆. Ce composé organique, dont la structure s'apparente aux sels de Bechgaard, subit une instabilité de type spin-Peierls à une température T_SP = 19K. Bien que ce composé possède la particularité d'être un bon conducteur à la température ambiante, il subit une transition de type Mott-Hubbard à une température T_ρ ≈ 220K et devient alors un isolant magnétique, analogue aux composés de la famille des (BCPTTF)₂X. Le régime fluctuatif précédant l'instabilité spin-Peierls apparaît ensuite vers 60K. Notre étude théorique montre qu'un modèle d'électrons en interaction de type"g-ologie" avec possibilité de processus umklapp permet de bien rendre compte des propriétés physiques de ce système. Finalement, la troisième partie de cette thèse porte sur l'étude des premiers composés organiques quasi-unidimensionnels à avoir été synthétisés: les composés de la famille du TTF-TCNQ. Notre étude théorique des instabilités structurales que présentent ces composés n'est évidemment pas la première. L'originalité de cette dernière est qu'elle tient compte des fortes interactions entre les électrons, présentent dans ces composés. Pour tenir compte de telles interactions, nous avons choisi la formulation"liquide de Luttinger" qui nous permet de mieux traiter ce régimne [i.e. régime?] dit de couplage fort.