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We study in d space-dimensions the finite temperature Néel order transition in CPN−1 model as a low energy effective field theory of the antiferromagnetic Heisenberg model. For d=1 at any temperature and d=2 at any nonzero temperature, long range Néel order (LRNO) disappears, in agreement with the Mermin-Wagner-Coleman theorem. For d=3 in the weak coupling region, LRNO exists below the critical temperature T N (Néel temperature). T N decreases as the interlayer coupling becomes relatively weak compared with that within Cu-O layers.

Ferromagnetic materials may present a complicated domain structure, due in part to the nonlocal nature of the self interactions. In this article we present a detailed study of the structure of one-dimensional magnetic domain walls in uniaxial ferromagnetic materials, and in particular, of the Néel and Bloch walls. We analyze the logarithmic tail of the Néel wall, and identify the characteristic length scales in both the Néel and Bloch walls. This analysis is used to obtain the optimal energy scaling for the Néel and Bloch walls. Our results are illustrated with numerical simulations of one-dimensional walls. A new model for the study of ferromagnetic thin films is presented.

We introduce a 2+1 dimensional lattice model, S0, of N complex scalars coupled to a compact U(1) gauge field as a description of quantum fluctuations in SU(N) antiferromagnets. Duality maps are used to obtain a single effective action for the Néel and spin-Peierls order parameters. We examine the phases of S0 as a function of N: the N→∞ limit can be deduced from previous work. At N=1, S0 describes monopoles and their Berry phases, spin-Peierls order, but not the Néel field: Monte-Carlo simulations show a second-order transition from a spin-Peierls phase to a Higgs phase which is the remnant of the Néel phase.

Background: Nanoparticles can be used in biomedical applications, such as contrast agents for magnetic resonance imaging, in tumor therapy or against cardiovascular diseases. Single-domain nanoparticles dissipate heat through susceptibility losses in two modes: Néel relaxation and Brownian relaxation. Results: Since a consistent theory for the Néel relaxation time that is applicable to systems of interacting nanoparticles has not yet been developed, we adapted the Coffey theoretical model for the Néel relaxation time in external magnetic fields in order to consider local dipolar magnetic fields. Then, we obtained the effective relaxation time. The effective relaxation time is further used for obtaining values of specific loss power (SLP) through linear response theory (LRT). A comparative analysis between our model and the discrete orientation model, more often used in literature, and a comparison with experimental data from literature have been carried out, in order to choose the optimal magnetic parameters of a nanoparticle system. Conclusion: In this way, we can study effects of the nanoparticle concentration on SLP in an acceptable range of frequencies and amplitudes of external magnetic fields for biomedical applications, especially for tumor therapy by magnetic hyperthermia.

We investigate the finite-temperature Néel transitions of the (2+1)-dimensional infinite-NCPN−1 model with a finite spatial dimension. We consider all possible boundary conditions containing the twisted (antiperiodic) one for the imaginary time (inverse temperature) and one finite space: periodic-antiperiodic, antiperiodic-periodic, and antiperiodic-antiperiodic. Simple analytic expressions for the long-range Néel order (LRNO) and the critical line are obtained. Phase diagrams have a region where LRNO appears. Our system can have LRNO even in the infinite-size limit if the imaginary-time axis has the antiperiodic boundary condition.

Antiferromagnetic materials are exciting quantum materials with rich physics and great potential for applications. On the other hand, an accurate and efficient theoretical method is highly demanded for determining critical transition temperatures, Néel temperatures, of antiferromagnetic materials. The powerful graph neural networks (GNNs) that succeed in predicting material properties lose their advantage in predicting magnetic properties due to the small dataset of magnetic materials, while conventional machine learning models heavily depend on the quality of material descriptors. We propose a new strategy to extract high-level material representations by utilizing self-supervised training of GNNs on large-scale unlabeled datasets. According to the dimensional reduction analysis, we find that the learned knowledge about elements and magnetism transfers to the generated atomic vector representations. Compared with popular manually constructed descriptors and crystal graph convolutional neural networks, self-supervised material representations can help us to obtain a more accurate and efficient model for Néel temperatures, and the trained model can successfully predict high Néel temperature antiferromagnetic materials. Our self-supervised GNN may serve as a universal pre-training framework for various material properties.

Spin reorientation transition phenomena from out-of-plane to in-plane direction with increasing temperature are observed for the 500°C annealed CoPt/AlN multilayer films with different CoPt layer thicknesses. CoPt-AlN interface and volume anisotropy contributions, favoring out-of-plane and in-plane magnetization, respectively, are separately determined at various temperatures. Interface anisotropy exhibits much stronger temperature dependence than volume contribution, hence the temperature-driven spin reorientation transition occurs. Interface anisotropy in this work consists of Néel interface anisotropy and magnetoelastic effect. Magnetoelastic effect degrades rapidly and changes its sign from positive to negative above 200°C, because of the involvement of stress state in CoPt films with temperature. By contrast, Néel interface anisotropy decays slowly, estimated from a Néel mean field model. Thus, the strong temperature dependence of CoPt-AlN interface anisotropy is dominated by the change of magnetoelastic effect.

A three-dimensional mixed-spin antiferromagnetic Heisenberg model is introduced to describe the interesting property of the coexistence of Haldane gap and antiferromagnetic long-range order in compound Pr 2 BaNiO 5. Within the Schwinger-boson mean-field theory, we investigate the temperature dependences of the Haldane gap and ordered parameters both below and above the Néel temperatures, and establish a theoretical explanation for the increase of the Haldane gap below the Néel temperature. Our results are in good agreement with neutron scattering experiments.

In the present paper, by applying the reflection positivity method due to Dyson, Lieb, and Simon, we rigorously establish the sufficient condition for existence of the Néel long-range order (NLRO) in two-dimensional spin-1/2 XXZ. Our result shows that if the anisotropic coupling Δ satisfies 0 ≤ Δ ≤ 0.30 or Δ ≥ 1.52, the existence of the NLRO along easy axis is proved.

The surge of interest in multifunctional materials over the past 15 years has been driven by their fascinating physical properties and huge potential for technological applications such as sensors, microwave devices, energy harvesting, photovoltaic technologies, solid-state refrigeration, and data storage recording technologies. Among the others, magnetoelectric multiferroic composites are a special class of advanced solid-state compounds with coupled ferromagnetic and ferroelectric ferroic orders which allow to perform more than one task by combining electronic, magnetic and mechanical properties into a single device component. The production and characterization of lead zirconate titanate (PZT)- cobalt ferrite composites was the main topic of the thesis. During the PhD activity different ceramic processing and characterization technologies were studied and involved in order to optimize the produced materials as a function of the final microstructural and functional properties. The synthesis of cobalt ferrite (CF) and niobium-doped lead zirconate titanate (PZTN) powders by solid state reaction method and sol-gel technique, to control the particle size distributions and their microstructural and functional properties through calcination and milling treatments has been addressed first, followed by the mixing of the PZT and CF powders to produce particulate composites. The dispersion of PZT and CF in a liquid media, to produce layered composites by depositing the particles by electrophoretic deposition was an objective of the work as well. Key issues such as the lead loss during the sintering of PZTN-CF composites and the reaction between CF and titania have been addressed and have resulted in improvements in the sintering and characterization techniques leading to the production of fully dense PZTN-CF dual-particulate composites. In particular, the optimized sintering parameters have configured a new paradigm of ceramic sintering, which has been called quite-fast sintering, in respect to the traditional one, and the study of the PbO loss has led to propose an equation to calculate the PbO loss through XRD analysis. Further important achieved results were: the production of nanocobalt ferrite particles by multi-step milling, the correlation between the spin-canting angle with the microstrain and the average crystallite size of nanocobalt ferrite particles, the understanding of the CF growth mechanisms, the extension of the Globus model from small ferromagnetic grains “having no defect inside” to multiparallel-twinned overgrown ones, the understanding of heating rate effect on the interface nucleation onset of the anatase-to-rutile transformation and the anatase particle size, and the reaction products between CF and rutile at 1200 °C at the variation of CF/rutile ratio.

Introduction u cours des deux derniers millénaires, il y a eu plusieurs façons de conserver, transmettre et même créer la connaissance ; la tradition orale, l’écrit manuscrit, l’écrit imprimé et l’écrit numérisé. La tradition orale et le manuscrit ont dominé pendant plus de 1400 ans, et ce, jusqu’à l’apparition du livre imprimé en 1451, résultant de l’invention mécanique de Gutenberg. Il faudra attendre un peu plus de 550 ans, avant que l’invention du support électronique déloge à son tour le livre imprimé, prenant une ampleur sans précédent grâce à la révolution numérique contemporaine, résultat du maillage des technologies de l’informatique, de la robotique et de la science des données. Les premières universités qui sont nées en Occident, au Moyen Âge, ont développé cette tradition orale de la connaissance tout en multipliant l’usage du manuscrit créant ainsi de véritables communautés de maîtres et d’étudiants ; la venue de l’imprimerie permettra la multiplication des universités où l’oral et l’écrit continueront de jouer un rôle déterminant dans la création et la transmission des connaissances même si le « support » a évolué du manuscrit à l’imprimé puis vers le numérique. Au cours de toutes ces années, le modèle de l’université s’est raffiné et perfectionné sur une trajectoire somme toute assez linéaire en élargissant son rôle dans l’éducation à celui-ci de la recherche et de l’innovation, en multipliant les disciplines offertes et les clientèles desservies. L’université de chaque ville universitaire est devenue une institution florissante et indispensable à son rayonnement international, à un point tel que l’on mesure souvent sa contribution par la taille de sa clientèle étudiante, l’empreinte de ses campus, la grandeur de ses bibliothèques spécialisées ; c’est toutefois la renommée de ses chercheurs qui consacre la réputation de chaque université au cours de cette longue trajectoire pendant laquelle a pu s’établir la liberté universitaire. « Les libertés universitaires empruntèrent beaucoup aux libertés ecclésiastiques » : Étudiants et maîtres, qu'ils furent, ou non, hommes d'Église, furent assimilés à des clercs relevant de la seule justice ecclésiastique, réputée plus équitable. Mais ils échappèrent aussi largement à la justice ecclésiastique locale, n'étant justiciables que devant leur propre institution les professeurs et le recteur, chef élu de l’université - ou devant le pape ou ses délégués. Les libertés académiques marquèrent donc l’émergence d'un droit propre, qui ménageait aux maîtres et aux étudiants une place à part dans la société. Ce droit était le même, à travers l'Occident, pour tous ceux qui appartenaient à ces institutions supranationales que furent, par essence, les premières universités. À la fin du Moyen Âge, l'affirmation des États nationaux obligea les libertés académiques à s'inscrire dans ce nouveau cadre politique, comme de simples pratiques dérogatoires au droit commun et toujours sujettes à révision. Vestige vénérable de l’antique indépendance et privilège octroyé par le prince, elles eurent donc désormais un statut ambigu » . La révolution numérique viendra fragiliser ce statut. En effet, la révolution numérique vient bouleverser cette longue trajectoire linéaire de l’université en lui enlevant son quasi monopole dans la conservation et le partage du savoir parce qu’elle rend plus facile et somme toute, moins coûteux l’accès à l’information, au savoir et aux données. Le numérique est révolutionnaire comme l’était l’imprimé et son influence sur l’université, sera tout aussi considérable, car cette révolution impacte radicalement tous les secteurs de l’économie en accélérant la robotisation et la numérisation des processus de création, de fabrication et de distribution des biens et des services. Ces innovations utilisent la radio-identification (RFID) qui permet de mémoriser et de récupérer à distance des données sur les objets et l’Internet des objets qui permet aux objets d’être reliés automatiquement à des réseaux de communications .Ces innovations s’entrecroisent aux technologies de la réalité virtuelle, à celles des algorithmiques intelligentes et de l’intelligence artificielle et viennent littéralement inonder de données les institutions et les organisations qui doivent alors les analyser, les gérer et les protéger. Le monde numérique est né et avec lui, a surgi toute une série de compétences radicalement nouvelles que les étudiants, les enseignants et les chercheurs de nos universités doivent rapidement maîtriser pour évoluer dans ce Nouveau Monde, y travailler et contribuer à la rendre plus humain et plus équitable. En effet, tous les secteurs de l’activité commerciale, économique, culturelle ou sociale exigent déjà clairement des connaissances et des compétences numériques et technologiques de tous les participants au marché du travail. Dans cette nouvelle logique industrielle du monde numérique, les gagnants sont déjà bien identifiés. Ce sont les fameux GAFAM (Google, Apple, Facebook, Amazon et Microsoft) suivis de près par les NATU (Netflix, Airbnb, Tesla et Uber) et par les géants chinois du numérique, les BATX (Baidu, Alibaba, Tenant et Xiaomi). Ces géants sont alimentés par les recherches, les innovations et les applications mobiles (APPs) créées par les partenaires de leurs écosystèmes regroupant, sur différents campus d’entreprises, plusieurs des cerveaux qui sont au cœur de cette révolution numérique. L’université voit donc remise en question sa capacité traditionnelle d’attirer, de retenir et de promouvoir les artisans du monde de demain. Son aptitude à former des esprits critiques et à contribuer à la transmission des valeurs universelles est également ébranlée par ce tsunami de changements. Il faut cependant reconnaître que les facultés de médecine, d’ingénierie et de sciences naturelles aux États-Unis qui ont développé des contacts étroits, abondants et suivis avec les hôpitaux, les grandes entreprises et l’administration publique et cela dès la fin du 19e siècle ont été plus en mesure que bien d’autres, de recruter et retenir les gens de talent. Elle ont énormément contribué à faire avancer les connaissances scientifiques et la scolarisation en sciences appliquées ..La concentration inouïe des Prix Nobel scientifiques aux États-Unis est à cet égard très convaincante . La révolution numérique contemporaine survient également au moment même où de grands bouleversements frappent la planète : l’urgence climatique, le vieillissement des populations, la « déglobalisation », les déplacements des populations, les guerres, les pandémies, la crise des inégalités, de l’éthique et des démocraties. Ces bouleversements interpellent les universitaires et c’est pourquoi leur communauté doit adopter une raison d’être et ainsi renouveler leur mission afin des mieux répondre à ces enjeux de la civilisation. Cette communauté doit non seulement se doter d’une vision et des modes de fonctionnement adaptés aux nouvelles réalités liées aux technologies numériques, mais elle doit aussi tenir compte de ces grands bouleversements. Tout ceci l’oblige à s’intégrer à des écosystèmes où les connaissances sont partagées et où de nouvelles compétences doivent être rapidement acquises. Le but de ce texte est de mieux cerner l’ampleur du défi que pose le monde numérique au milieu universitaire et de proposer quelques idées pouvant alimenter la réflexion des universitaires dans cette démarche d’adaptation au monde numérique. Or, ma conviction la plus profonde c’est que la révolution numérique aura des impacts sur nos sociétés et notre civilisation aussi grands que ceux provoqués par la découverte de l’imprimerie et son industrialisation au 15e siècle. C’est pourquoi la première section de ce document est consacrée à un rappel historique de la révolution de l’imprimerie par Gutenberg alors que la deuxième section illustrera comment les caractéristiques de la révolution numérique viennent soutenir cette conviction si profonde. Une troisième section fournira plus de détails sur le défi d’adaptation que le monde numérique pose aux universités alors que la quatrième section évoquera les contours du changement de paradigme que cette adaptation va imposer. La cinquième section servira à illustrer un scénario de rêves qui permettra de mieux illustrer l’ampleur de la gestion du changement qui guette les universitaires. La conclusion permettra de revenir sur quelques concepts et principes clefs pour guider la démarche vers l’action. L’université ne peut plus « être en haut et seule », elle doit être « au centre et avec » des écosystèmes de partenariats multiples, dans un modèle hybride physique/virtuel. C’est ainsi qu’elle pourra conserver son leadership historique de vigie du savoir et des connaissances d’un monde complexe, continuer d’établir l’authenticité des faits et imposer la nécessaire rigueur de la science et de l’objectivité.