Synthèse en milieu polyol et caractérisation de nanoparticules de ferrite de cobalt à forte anisotropie magnétique

Synthesis in polyol medium and characterization of cobalt ferrite nanoparticles with a high magnetic anisotropy

• Auteur / Autrice : Mathieu Artus
• Direction : Fernand Fiévet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Surfaces, interfaces, réactivité, adhésion
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microstructure (physique)

Spectroscopie Mössbauer

Ferrites (matériaux magnétiques)

Spinelles

Nanoparticules

Résumé

Ce travail cherche à optimiser les propriétés magnétiques de nanoparticules pour des applications dans le domaine du stockage de l'information. La méthodologie de synthèse est basée sur le procédé polyol. Après un résumé sur le magnétisme dans les nanoparticules et une présentation de la méthode polyol, la première partie de ce travail porte sur la synthèse de nanoparticules de ferrite-dé cobalt simple. Les particules synthétisées sont caractérisées sur le plan structural par diffraction des rayons X, MET, XANES et Mössbauer. Les propriétés magnétiques ont été également étudiées, notamment l'influence de la taille sur la température de blocage. Ensuite, pour améliorer la valeur de la température de blocage, des nanoparticules de CoFe₂O₄ dopées aux terres rares à hauteur de 10% ont été préparée. Malheureusement, les propriétés magnétiques, et notamment la température de blocage, ne sont pas celles attendues. Une analyse de la structure locale par spectroscopie XANES, révèle un changement dans la structure locale de la maille spinelle avec une migration des ions Co²⁺ des sites tétraédriques vers les sites octaédriques, provocant la chute de l'anisotropie magnétocristalline. Le dernier chapitre traite de la synthèse de nanoparticules de type cœur/coquille présentant une interaction d'échange. Des particules composites, CoFe₂O₄ /NiO et CoFe₂O₄ /NiO ont été obtenue avec succès. De plus on constate une augmentation de la température de blocage, jusqu'à 100 K, sur les échantillons étudier. Il reste cependant à optimiser le protocole de synthèse et à procéder à des caractérisations supplémentaires pour obtenir de plus ample information sur la structure de ces matériaux.

This work deals about the enhancement of the magnetic properties of nanoparticles for magnetic data storage. The main synthesis method used, is the forced hydrolysis in polyol medium. After a short description of the magnetism in the nanoparticles and a presentation of synthesis method, the first of the present work concern the size control of the nanoparticles and is influence on the magnetic properties. The obtain product were characterized by différent technique such as the XRD, TEM, XANES, SQUID and Mössbauer. It reveals that, if a continuous variation of the blocking temperature was observed, the local structure of the particles is affected by the size reduction. After, the nanoparticles were doped with rare earth at 10%, in order to increase the value of TB. Various techniques were used to characterize the particles and the chemical composition is closed from the expected one, but the introduction caused a fall of the blocking temperature. This behavior is a consequence of a change in the cationic distribution, the departure of the Co²⁺ ion from the octahedral site to the tetrahedral one cause a loss of magnetic anisotropy. In the last chapter, the synthesis and the characterization of core/shell nanoparticles is describe. The existence of a exchange bias between the ferromagnetic core and the antiferromagnetic shell gave a rise of the blocking temperature, until 100 K for the CoFe₂O₄/CoO one. But synthesis improvement and a deeper investigation of the particles structure is require for this part.