Etude de la dynamique de nanoparticules magnetiques dans la limite des tres basses temperatures

par ROMAIN SAPPEY

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Eric Vincent.

Soutenue en 1997

à Paris 11 .

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  • Résumé

    Pour une particule magnetique nanometrique monodomaine, le renversement du moment magnetique implique generalement le passage d'une barriere d'energie d'anisotropie. Il a ete prevu que cette dynamique subsiste, meme aux plus basses temperatures, par un effet tunnel a travers cette barriere de potentiel. Afin de mettre en evidence cet effet quantique quasi-macroscopique dans un echantillon contenant un tres grand nombre de particules, une procedure experimentale courante consiste a effectuer une variation de champ magnetique a basse temperature, puis a mesurer le taux de relaxation du moment magnetique total. Dans certains systemes, ce taux ne s'extrapole pas a zero a basse temperature, suggerant un changement de regime vers une dynamique quantique. Cette interpretation est controversee, avec l'argument qu'un tel comportement peut aussi etre obtenu dans le cadre d'une dynamique purement thermique par l'effet de la distribution des energies de barrieres, toujours mal connue dans la limite des basses temperatures. Afin de pouvoir etudier cette dynamique a tres basse temperature, nous avons developpe un systeme compose d'un magnetometre tres sensible (a squid) couple a un refrigerateur a dilution. Apres la description et la caracterisation des echantillons etudies, nous discutons une anomalie observee quant a l'influence du champ sur le pic de l'aimantation zfc. En alternative a une explication faisant intervenir l'effet tunnel resonant, nous proposons une interpretation classique, qu'une autre procedure de mesure semble confirmer. Dans le but de caracteriser la dynamique observee a tres basses temperatures, nous proposons une nouvelle procedure experimentale permettant de contourner, dans les hypotheses habituelles, l'obstacle que constitue la distribution des energies de barriere. Nous l'avons appliquee jusqu'a 60 mk a l'etude de differents echantillons : particules de maghemite (oxyde de fer), ferrite de cobalt et ferritine. Pour les deux premiers echantillons, des ecarts importants a la dynamique thermique sont observes. Dans le cas des particules de maghemite en particulier, les deviations observees pour des temperatures egales ou inferieures a 1 k suggerent l'existence de processus quantiques, avec une distribution des temperatures de changement de regime.


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  • Détails : 217 P.
  • Annexes : 118 REF.

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  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH2014-013391
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