Ghorayeb, A.M., Costes, M., Goiran, Michel, Broto, Jean-Marc, Schäfer, S., Hayn, R., Richter, J., Millet, P., Stepanov, A., Institut des Matériaux, de Microélectronique et des Nanosciences de Provence (IM2NP), Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU), Laboratoire de Photophysique et de Photochimie Moléculaire (LPPM), Université de Bordeaux (UB), Laboratoire national des champs magnétiques intenses - Toulouse (LNCMI-T), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Otto-von-Guericke University [Magdeburg] (OVGU), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg = Otto-von-Guericke University [Magdeburg] (OVGU), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), and Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
International audience; In this work, we report results of high-field magnetization and electron spin resonance ESR measurements performed on-Na 1.286 V 2 O 5 , a compound that shows a spin gap. This system may be regarded as an assembly of weakly interacting magnetic entities, each of which containing, at low temperature, 18 antiferromagnetically AF-coupled S = 1 2 spins. The purpose of this work is to determine the gap value and to probe the low-lying energy levels in this compound. On the one hand, the high-field magnetization measurements, performed at temperatures down to 1.7 K on powder samples, suggest a spin gap, , of approximately 39 K, a value which is quite close to the earlier estimate of 35 K, which some of us deduced from the susceptibility measurements at low field Duc et al., Phys. Rev. B 69, 094102 2004. On the other hand, these measurements show a magnetization step at one ninth of the saturation magnetization, giving strong support to the assumption that this system may be regarded as a finite-size system composed of 18 AF-coupled S = 1 2 spins. A theoretical fit of the magnetization indicates the necessity to include couplings to second or more distant neighbors. The ESR data at various frequencies from 9.6–980 GHz and at temperatures ranging from 4.2–150 K, obtained on powder samples as well as on single crystals, are in accordance with the gap value mentioned above. In addition, these ESR data indicate that the closure of the gap is not accompanied by any detectable mixing between the singlet level and the lowest-lying level of the first excited triplet. This implies the absence of any appreciable Dzyaloshinskii-Moriya interaction in this compound.