Jennifer Graham remporte le prix de thèse Don McKenzie Paul 2025
Jennifer Graham, ancienne doctorante de l'ILL et à l'Université de Birmingham, actuellement à PSI, a reçu cette année le prix pour ses "contributions révolutionnaires à l'étude des aimants frustrés, utilisant l'analyse de polarisation neutronique combinée à de nouvelles méthodologies d'analyse de données, et en particulier sa découverte d'une phase de liquide de spin spiralé dans LiYbO2."
Le prix a été officiellement annoncé le 18 mars 2025, lors de la réunion britannique des utilisateurs de la science des neutrons et des muons (NMSUM) par Ross Stewart (Institut de physique/Société royale de chimie, président du groupe de diffusion neutronique). Jennifer Graham donnera sa conférence de lauréate lors de la réunion sur le magnétisme théorique et expérimental (TEMM) 2025, qui se tiendra à Abingdon, Oxfordshire (Royaume-Uni) les 23 et 24 juin.
Jennifer Graham a mené ses travaux de doctorat à l'ILL et à l'Université de Birmingham, sous la direction d'Andrew Wildes (ILL) et de Lucy Clark (Université de Birmingham). Elle a soutenu avec succès sa thèse, intitulée "Corrélations magnéto-structurelles et rôle du désordre dans les aimants frustrés", en juillet 2023.
Son travail de thèse, publié dans Physical Review Letters, aborde le rôle joué par le désordre structurel dans la conduite de la physique des composés candidats comme liquides de spin quantiques - une question centrale en magnétisme quantique. Il révèle en outre un composé modèle pour étudier la physique d'un état quantique exotique. Dans son travail, Jennifer Graham a largement utilisé des expériences de diffusion de neutrons et de rayonnement synchrotron pour caractériser et quantifier la structure magnétique et atomique de trois composés.
Jennifer Graham a été nommée pour le Prix par A. Wildes, qui souligne la "remarquable profondeur de compréhension et d'intuition, soutenue par une excellente éthique de travail" et insiste sur le fait que J. Graham "a dirigé l'effort de recherche sur le composé et mérite la reconnaissance et le crédit pour la découverte."
Le composé LiYbO2 possède un réseau de diamant déformé, et il a été proposé qu'il héberge un état magnétique exotique connu sous le nom de liquide de spin spiralé. A. Wildes se souvient que J. Graham "a réalisé que LiYbO2 méritait une attention particulière et nous a convaincus de réaliser des expériences". Elle a utilisé la diffraction de neutrons sur poudre pour fournir une caractérisation minutieuse des structures à longue portée nucléaire et magnétique, ainsi que la diffusion de neutrons avec analyse de polarisation pour rechercher le désordre magnétique.
Son travail a prouvé que LiYbO2 héberge effectivement un état de liquide de spin spiralé, et c'est le premier composé de ce type dont il a été démontré qu'il en possède un. La structure magnétique s'est avérée assez complexe, et l'analyse des données pour la caractériser était extrêmement difficile et à la pointe des techniques modernes d'affinement de structure. J. Graham a été capable d'employer une méthodologie innovante et nouvelle pour analyser les données, combinant l'analyse de Rietveld et le Reverse Monte-Carlo pour fournir un modèle complet, quantitatif et auto-cohérent pour la structure magnétique.
Le Prix de thèse Don McKenzie Paul est décerné tous les deux ans par le groupe britannique de diffusion neutronique, récompensant une thèse de doctorat exceptionnelle dans laquelle l'utilisation ou le développement de la diffusion neutronique est essentiel pour relever un défi scientifique actuel. Le prix est nommé en l'honneur de Don McKenzie Paul (1953-2019), un scientifique de premier plan en matière condensée et professeur à l'Université de Warwick.
Andrew Goodwin (Université d'Oxford) a soutenu la nomination de Jennifer Graham, soulignant "trois composantes clés de sa thèse" : sa découverte révolutionnaire d'une phase de liquide de spin spiralé dans LiYbO2 ; l'exploration de l'interaction entre le désordre compositionnel et magnétique dans le matériau stratifié en nid d'abeille Mn0.5Fe0.5PS3 à l'aide de mesures de diffusion de neutrons polarisés et d'analyses computationnelles complexes ; et l'étude exploitant la synthèse micro-ondes pour accéder à des échantillons de haute qualité de ZnV2O4, éclairant d'un jour nouveau le rôle de la variation des échantillons dans l'explication des incohérences de la littérature. L'idée que la synthèse micro-ondes puisse fournir de meilleurs échantillons que les approches conventionnelles "est révolutionnaire et trouvera de nombreuses applications dans le domaine des matériaux quantiques", conclut-il. "Son travail est important non seulement du point de vue du magnétisme quantique, mais aussi du point de vue méthodologique de l'interprétation de la diffusion diffuse magnétique".
Découvrez le travail de Jennifer dans notre article en ligne en anglais intitulé 'Spirale ascendante pour l'informatique de nouvelle génération', qui explique comment la preuve expérimentale d'un comportement magnétique rare dans LiYbO2 contribuera à ouvrir la voie à une nouvelle famille de matériaux ayant des applications potentielles dans la spintronique, l'informatique quantique et plus encore.
Andrew Wildes et Jennifer Graham au Panthéon à Paris – rendant hommage à Paul Langevin
de gauche à droite - Professeur Andrew Goodwin (Université d'Oxford); Jennifer Graham (ancienne doctorante à l'ILL et à l'Université de Birmingham actuellement à PSI); Dr. Lucy Clark (Université de Birmingham) et Dr. Phoebe Allen (Université de Birmingham).
Références:
J. N. Graham et al, Phys. Rev. Lett. 130, 166703 (2023) https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.166703