Propriétés et structures d’hydrures et de composés magnétocaloriques à base de terres rares

Structures and properties of hydrides

• Auteur / Autrice : Sophie Marie-Hélène Tencé
• Direction : Bernard Chevalier, Etienne Gaudin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-Chimie de la Matière Condensée
• Date : Soutenance le 30/09/2009
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Jury : Président / Présidente : Claude Delmas
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bernard Chevalier, Etienne Gaudin, Claude Delmas, Juan Rodriguez-Carvajal, Vincent Hardy, Gilles André, Fabrice Mauvy
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Juan Rodriguez-Carvajal, Vincent Hardy

Mots clés

Mots clés libres

Intermétalliques

Hydrures

Terres rares

Diffraction X et neutron sur poudre

Méthode de Rietveld

Recuits simulés

Magnétisme

Structures cristallographiques et magnétiques

Interactions RKKY et Kondo

Magnétocaloriques

Intermetallics

Hydrides

Rare earths

X-ray and neutron diffraction

Rietveld method

Simulated annealings

Magnetism

Crystallographic and magnetic structures

RKKY and Kondo interactions

Magnetocalorics

Résumé

Les structures magnétiques de deux familles de composés sont déterminées et discutées : (i) celles des hydrures RTXH (R = terre rare, T = métal de transition et X = Si, Ge) cristallisant dans la structure de type ZrCuSiAs et obtenus par insertion d’hydrogène dans les intermétalliques quadratiques de type CeFeSi. L’hydrogénation induit des transitions magnétiques variées engendrées par la compétition entre la dilatation anisotrope de la maille cristalline causée par l’absorption d’hydrogène et l’apparition de la liaison chimique R-H; (ii) celles des siliciures ternaires R6T1.67Si3 (R = Ce, Nd, Gd, Tb et T = Co, Ni) présentant des propriétés magnétocaloriques significatives autour de leur température de Curie, en particulier ceux à base de gadolinium Gd6T1.67Si3. Les composés à base de Ce, Nd et Tb présentent des comportements magnétiques originaux qui sont expliqués par la détermination de leurs structures magnétiques. La nature complexe de ces propriétés résulte en partie de la présence de deux sites magnétiques pour R et d’un désordre atomique de l’élément T dans la structure cristallographique.

Magnetic structures of two families of compounds are determined and discussed : (i) those of the hydrides RTXH (R = Rare earth, T = transition metal and X = Si, Ge) crystallizing in the ZrCuSiAs-type structure and obtained by hydrogen insertion in the intermetallics adopting the tetragonal CeFeSi-type structure. Hydrogenation induces various magnetic transitions governed by the competition between the anisotropic unit cell expansion linked to hydrogen absorption and the occurrence of the R-H chemical bonding ; (ii) those of the ternary silicides R6T1.67Si3 (R = Ce, Nd, Gd, Tb and T = Co, Ni) which show significant magnetocaloric properties around their Curie temperature, especially those based on gadolinium Gd6T1.67Si3. The compounds based on Ce, Nd and Tb present original magnetic behaviors which are explained by their magnetic structures determination. The origin of these complex properties results especially from the presence of two magnetic sites for R and from an atomic disorder of the T element in the crystallographic structure.