Thèse soutenue

Sur l’intercalation dans le graphite des alcalino-terreux et de l’europium en présence de lithium

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Auteur / Autrice : Nicolas Emery
Direction : Claire Hérold
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique et Chimie de la Matière et des Matériaux
Date : Soutenance le 25/09/2007
Etablissement(s) : Nancy 1
Ecole(s) doctorale(s) : EMMA
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie du Solide Minéral
Jury : Président / Présidente : Pierre Steinmetz
Examinateurs / Examinatrices : Pierre Delhaes, Pierre Strobel, Christine Bellouard, Claire Hérold, Philippe Lagrange, Gianrico Lamura, Sébastien Pruvost, Pierre Steinmetz
Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Delhaes, Pierre Strobel

Mots clés

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Résumé

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L’immersion de plaquettes de pyrographite dans des alliages liquides à base de lithium permet l’intercalation de métaux alcalino-terreux et d’europium dans cette structure hôte. Cette méthode de synthèse liquide-solide conduit à la formation de composés ternaires graphite-Li-Ca et graphite-Li-Eu ainsi qu’à celle des binaires CaC6, BaC6 et EuC6 à l’état massif. L’étude approfondie du système graphite-lithium-calcium a permis de déterminer les mécanismes de formation des phases CaC6 et Li3Ca2C6 qui comportent systématiquement deux étapes. La structure cristalline de CaC6 a été entièrement résolue. Cette phase adopte une structure rhomboédrique de groupe d’espace . Parallèlement, un complément d’information a pu être apporté à celle de Li3Ca3C6. L’étude des propriétés magnétiques de CaC6 et de Li3Ca2C6 indique que ces phases sont supraconductrices avec des températures critiques proches de 11 K. Une caractérisation électrodynamique, entreprise dans le but d’identifier le mécanisme responsable de la supraconductivité de CaC6 a montré que ce composé apparaît comme un supraconducteur conventionnel. A l’aide de la méthode de synthèse en milieu alliage fondu, le composé binaire EuC6 et une phase ternaire originale ont été isolés au cours de l’étude du système graphite-lithium-europium. Ce composé ternaire possède le long de l’axe un empilement atomique polycouche, contenant principalement deux plans d’europium. La quantité de lithium n’a en revanche pas été estimée, en raison de la grande difficulté du dosage de cet élément. La formule chimique s’écrit donc LixEuC4. Les mesures magnétiques réalisées sur ce composé ternaire révèlent un comportement particulièrement complexe en dessous de 225 K. Bien que la structure ne soit pas entièrement résolue, des considérations géométriques simples associées à une analogie avec le composé EuC6 permettent d’expliquer qualitativement le comportement magnétique de LixEuC4.