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Thèse soutenue

Contribution à l'étude de nanostructures magnétiques : du matériau nanocristallisé à l'agrégat

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Auteur / Autrice : L. V. Thomas
Direction : Bernard Barbara
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1997
Etablissement(s) : Grenoble 1

Résumé

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Les nanostructures magnetiques sont a l'interface entre les mondes atomique et macroscopique. L'analyse de leur proprietes peut permettre d'acceder a certaines caracteristiques inherentes a cette echelle mesoscopique, par exemple les effets de surface et de taille finie, ou des manifestations purement quantiques comme l'effet tunnel. Nous presentons l'etude de trois systemes modeles : des couches minces, formees d'empilements compacts d'agregats de fer, cobalt et nickel ; un colloide constitue de particules de cobalt dispersees dans un polymere ; un monocristal moleculaire, mn12-ac, represente comme un reseau tridimensionnel d'agregats de douze atomes de manganese. Dans le cas des couches minces d'agregats, l'anisotropie aleatoire des particules est en competition avec de fortes interactions d'echange. Les caracteristiques de ces systemes peuvent alors etre interpretees quantitativement selon les theories developpees pour les composes amorphes ou nanocristallins. De plus, quand les surfaces des particules sont oxydees, l'apparition d'une anisotropie d'echange affecte considerablement les mecanismes de retournement de l'aimantation. Dans les deux autres systemes etudies, les entites magnetiques sont diluees dans une matrice organique, et leurs proprietes sont partiellement decrites dans le formalisme du superparamagnetisme. Toutefois, l'analyse des mesures met en evidence des caracteristiques propres aux dimensions nanometriques des agregats. Par exemple, dans le cas du colloide, l'aimantation des particules de cobalt est superieure a celle du massif. En ce qui concerne les monocristaux de mn12-ac, les courbes d'hysteresis et de relaxation sont une signature a l'echelle macroscopique du retournement de l'aimantation des agregats de manganese par effet tunnel. Ainsi, cette etude presente une des premieres preuves experimentales de l'existence d'un tel effet quantique dans un systeme magnetique.