Synthèse et organisation de nanoparticules magnétiques anisotropes par Chimie Douce : nouveaux précurseurs pour aimants permanents

Synthesis and organization of anisotropic magnetic nanoparticules via chimie douce methods : new precursors for the preparation of permanent magnets

• Auteur / Autrice : Yaghoub Soumare
• Direction : Guillaume Viau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Surfaces, interfaces, réactivité, adhésion
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aimants permanents

Cobalt

Ferromagnétisme

Nanoparticules

Résumé

Des nanoparticules magnétiques anisotropes ont été préparées par chimie douce par réduction de précurseurs carboxylate de cobalt(II) et de nickel(II) dans une solution basique de 1,2-butanediol à 170°C à l'aide d'une nucléation hétérogène. En utilisant des précurseurs acétate, des nanofils de Co₈₀Ni₂₀ présentant un diamètre moyen de 8 nm et une longueur moyenne de plus de 200 nm ont été obtenus. L'utilisation de nouveaux précurseurs carboxylate préparés au laboratoire a conduit à isoler des nanobâtonnets de cobalt avec un diamètre moyen de 20 nm et une longueur moyenne de 100 nm. De plus, le rapport d'aspect (longueur moyenne / diamètre moyen) de ces objets peut être contrôlé à l'aide des différents paramètres réactionnels que sont la nature du précurseur métallique, la basicité du milieu ou encore la rampe de montée en température. Les nanofils de Co₈₀Ni₂₀ et nanobâtonnets de cobalt cristallisent principalement dans la phase hexagonale compacte avec l'axe de croissance c parallèle à l'axe c du système hexagonal. Ces nanomatériaux sont ferromagnétiques à température ambiante et les propriétés magnétiques sont considérablement améliorées lorsque des assemblées de nanoparticules sont alignées parallèlement à l'aide d'un champ magnétique extérieur. Ces résultats permettent d'envisager leur utilisation comme briques élémentaires pour la préparation d'une nouvelle famille d'aimants permanents.

Anisotropic magnetic nanoparticles have been prepared via chimie douce methods by raduction of cobalt(II) and nickel(II) carboxylate precursors in basic solutions of 1,2-propanediol at 170°C using heterogeneous nucléation. With acatates as matal precursors, Co₈₀Ni₂₀ nanowires with a mean diameter of 8 nm and a mean length more than 200 nm were generated. The use of new cobalt carboxylate precursors led to Co nanorods with a mean diameter of 20 nm and a mean length of 100 nm. Moreover, the aspect ratio (mean length / mean diameter) can be tailored by modifying accurately the reaction parameters such as the nature of the metallic precursor, the basicity of the medium or the temperature rate. The metallic Co₈₀Ni₂₀ nanowires and Co nanorods crystallise mainly with the hexagonal close packed structure with the c axis the growth axis of the particle. These nanomaterials are ferromagnetic at room temperature and when aligned using an external magnetic field, their magnetic properties are considerably improved. These results prompt us to use these particles as building blocks for the preparation of a new class of permanent magnets.