Etude par résonance magnétique nucléaire de cobaltates NaxCoO2

par Cédric de Vaulx

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Marc-Henri Julien et de Claude Berthier.

Soutenue en 2007

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    Ce mémoire de thèse porte sur l'étude par résonance magnétique nucléaire (noyaux 59Co et 23Na) des oxydes de cobalt NaxCoO2, dont les propriétés remarquables de supraconductivité et de fort pouvoir thermoélectrique suscitent un grand intérêt. Les deux compositions extrêmes x=0 et x=1 ont été étudiées. Na1CoO2 est un isolant de bande non magnétique : tous les sites de cobalt ont un état d'oxydation +3, et un état bas spin S=0. Par contre, le composé CoO2, où la valence formelle du Co est +4, se révèle être très proche de la transition (isolant-métal) de Mott, ce qui montre que les corrélations électroniques sont fortes, à la base, dans ce système. Dans la zone 0. 65Une des phases identifiées sans ambiguïté correspond à la concentration x=0. 75 qui possède une transition magnétique à TM=22 K. Cet ordre à longue portée se caractérise par un moment faible, compatible avec un état d'onde de densité de spin, ainsi qu'une transition métamagnétique autour de H=8T. Cette phase peut être fortement perturbée par les impulsions RMN. Nos mesures démontrent que la densité de spin s'étale, non pas sur 25 % de Co4+, mais sur environ 75% de sites ayant donc un état de charge moyen égal à +3. 33. Nous montrons également que les sites magnétiques (très probablement au nombre de deux) et le site non-magnétique Co3+ doivent former un réseau spatialement ordonné, dont le motif est vraisemblablement lié à la répartition spatiale des ions Na+. Au moins une partie de ceux-ci sont mobiles jusqu'à environ 120 K


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    Nuclear magnetic study of NaxCoO2 Cobaltates


  • Résumé

    This thesis manuscript describes a nuclear magnetic resonance study (59Co and 23Na nucleus) of NaxCoO2 cobalt oxides, whose remarkable thermoelectric and superconducting properties arouse great interest. We studied the two extreme concentrations x=0 and x=1. Na1CoO2 is a non-magnetic band insulator: all cobalt sites have a +3 oxidization state and low spin state S=0. In contrast, the CoO2 compound, where the formal Co valence state is +4, appears to be close to the (metal-insulator) Mott transition. This shows the strength of electronic correlations in this system. In the doping range 0. 65One of the unambiguously identified phases corresponds to the x=0. 75 concentration, wich undergoes a magnetic transition at TM=22K. This long range ordered state possesses a weak moment, which is compatible with a spin density wave state, as well as a metamagnetic transition about H=8T. This phase can be strongly perturbed by NMR pulses. Our measurements demonstrate that the spin density spreads over about 75% of Co sites with a mean charge state equal to +3. 33 and not over 25% of Co4+ sites. In addition, we show that magnetic sites (which can probably be divided into two different sub-kinds) and the non-magnetic one must form a spatially ordered lattice, wich is probably linked to the spatial distribution of Na+ ions. At least a part of these Na ions are mobile down to approximately 120 K

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Informations

  • Détails : 1 vol. (181 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.177-181

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS07/GRE1/0023
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS07/GRE1/0023
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