Etude expérimentale et modélisation de la structure de nanoparticules magnétiques : des particules isolées aux assemblages

par Marie-Claire Fromen

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Marie-José Casanove et de Pierre Lecante.

Soutenue en 2003

à Toulouse, INSA .


  • Résumé

    La combinaison des effets de taille et d'alliage dans les particules bi-métalliques permet d'exalter leurs propriétés ou d'en susciter de nouvelles. La mise en évidence de tels effets dans des particules nanométriques d'alliage cobalt-rhodium a motivé cette étude. Ce travail est ainsi consacré à l'analyse de leur structure fine et de son évolution avec la composition et les conditions de la synthèse, susceptibles d'expliquer leur comportement magnétique. L'étude expérimentale s'appuie sur une large combinaison de techniques, principalement la microscopie électronique à haute résolution et la diffusion des rayons X aux grands angles. Nous avons notamment montré la brusque augmentation de la distance interatomique avec l'introduction d'une faible quantité de rhodium. Ce résultat, ainsi que ceux obtenus par des techniques sélectives en éléments comme l'EXAFS, sont en accord avec une ségrégation du cobalt en surface. L'étude théorique est basée sur un modèle de potentiel semi-empirique à N-corps. Les calculs en Monte-Carlo Metropolis confirment la ségrégation du cobalt en surface ainsi que les principaux résultats structuraux. Enfin la dernière partie de ce travail est consacrée à l'étude structurale de particules d'alliages de cobalt, de morphologies et assemblages contrôlés, destinées à des applications en microélectronique.

  • Titre traduit

    Experimental study and modelling of the structure of magnetic nanoparticles from isolated to assembled particles


  • Résumé

    The combination of size and alloying effects in bimetallic nanoparticles is known to enhance their properties or even generate new ones. The present study was motivated by the occurrence of such effects in nanometric size particles of cobalt-rhodium alloy. More precisely, it is dedicated to the analysis of their fine structure and its evolution with composition and synthesis conditions, likely to explain their magnetic properties. The experimental study was carried out using a large combination of techniques, the major contribution being given by high-resolution electron microscopy and wide angle X-ray scattering. Evidence has thus been given for a sudden increase of the mean metal-metal bond length as soon as some rhodium is present in the particle. This particular behaviour, combined with different results obtained by element selective techniques like EXAFS, suggests the presence of some cobalt segregation at the surface. The theoretical study is based on a semi-empirical N-body potential. Monte Carlo Metropolis calculations confirm the main structural results and above all the strong tendency for cobalt to segregate at the particle surface. Finally, in the last part of this work, we focus on the structural study of cobalt-alloys particles, with controlled morphology and assembling, dedicated to microelectronics

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Informations

  • Détails : 216 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 207-215

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées. Bibliothèque centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2003/697/FRO
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