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Fluctuations and all-in$-$all-out ordering in dipole-octupole Nd2Zr2O7

Authors :
Lhotel, Elsa
Petit, Sylvain
Guitteny, S.
Florea, O.
Ciomaga Hatnean, Monica
Colin, C.
Ressouche, E.
Lees, Martin R.
Balakrishnan, G.
Magnétisme et Supraconductivité (MagSup)
Institut Néel (NEEL)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Léon Brillouin (LLB - UMR 12)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay
Department of Physics [Coventry]
University of Warwick [Coventry]
Matériaux, Rayonnements, Structure (MRS)
Magnétisme et Diffusion Neutronique (MDN)
Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM)
Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Magnétisme et Supraconductivité (NEEL - MagSup)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Matériaux, Rayonnements, Structure (NEEL - MRS)
Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Source :
Physical Review Letters, Physical Review Letters, American Physical Society, 2015, 115 (19), pp.197202. ⟨10.1103/PhysRevLett.115.197202⟩, Physical Review Letters, 2015, 115 (19), pp.197202. ⟨10.1103/PhysRevLett.115.197202⟩
Publication Year :
2015
Publisher :
arXiv, 2015.

Abstract

We present an experimental study of the pyrochlore coumpound Nd2Zr2O7 by means of neutron scattering and magnetization measurements down to 90 mK. The Nd$^{3+}$ magnetic moments exhibit a strong local $\langle$111$\rangle$ Ising anisotropy together with a dipolar-octupolar nature, different from the standard Kramers-doublet studied so far. We show that, despite the positive Curie-Weiss temperature, \ndzr\ undergoes a transition around 285 mK towards an all-in$-$all-out antiferromagnetic state. We establish the $(H,T)$ phase diagram in the three directions of the applied field and reveal a metamagnetic transition around 0.1 T. The strongly reduced ordered magnetic moment as well as the unexpected shape of the magnetization curves demonstrate that Nd2Zr2O7 , is not a standard Ising antiferromagnet. We propose that the peculiar nature of the Nd doublet combined with competing interactions explain these findings.

Details

ISSN :
00319007 and 10797114
Database :
OpenAIRE
Journal :
Physical Review Letters, Physical Review Letters, American Physical Society, 2015, 115 (19), pp.197202. ⟨10.1103/PhysRevLett.115.197202⟩, Physical Review Letters, 2015, 115 (19), pp.197202. ⟨10.1103/PhysRevLett.115.197202⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....cc930617d195fc07cc94894b29c3d789
Full Text :
https://doi.org/10.48550/arxiv.1507.01801