Magnetisme de nano-objets anisotropes : études magnétiques et de diffusion de neutrons de nanofils Co(1-x)Ni(x)

Magnetism of anisotropic nano-objects : magnetic and neutron studies of Co1-xNix nanowires

• Auteur / Autrice : Thomas Maurer
• Direction : Grégory Chaboussant, Frédéric Ott
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des solides
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Viscosité

Aimants permanents

Nanofils

Mots clés libres

Nanomagnétisme

Echange Bias

Diffusion de neutrons polarisés aux petits angles

Coercivité

Procédé polyol

Résumé

Le nanomagnétisme est actuellement un champ d'investigation très actif grâce aux développements de méthodes de synthèse et d'investigation originales. Cette thèse s'attache à sonder le magnétisme de nanofils magnétiques synthétisés par un procédé polyol. Ce procédé présente l'avantage de fournir un large éventail d'objets magnétiques anisotropes présentant une très bonne qualité cristalline. Les nanofils ainsi synthétisés présentent des diamètres variant de 7nm à 20nm, leur conférant un mode de renversement de l'aimantation cohérent. Cette thèse montre que les nanofils ainsi synthétisés ont des coercivités élevées comparées à celles de nanofils synthétisés par d'autres voies. Par ailleurs, les effets de l'oxydation de ces nanofils sur leurs propriétés magnétiques ont été étudiés. Les mesures magnétiques ont révélé une dépendance en température des champs d'échange et coercitif inhabituelle. Cela a permis de mettre en lumière le rôle prépondérant des fluctuations superparamagnétiques des grains antiferromagnétiques d'oxyde de cobalt dans le phénomène d'Exchange Bias. Enfin, cette thèse a aussi pour objectif de développer la technique de Diffusion de Neutrons Polarisés aux Petits Angles pour sonder le magnétisme de nanofils. Jusqu'à présent, cette technique a été surtout réservée à l'étude d'objets magnétiques isotropes. En effet, l'alignement des nanofils est crucial pour extraire des informations quantitatives d'une telle étude. C'est pour cela, qu'outre les nanofils synthétisés par procédé polyol, des nanofils inclus dans des matrices d'alumine poreuse ont aussi été étudiés par cette technique.

Magnetism of individual nano-objects is a very active research field thanks to the development of original synthesis routes and investigation tools. This thesis aims at probing the magnetism of nanowires synthesized via a pure chemical route, the polyol process. This process provides a large variety and an excellent crystallinity of the synthesized nanowires. This process allows to tune the diameter of the nanowires from 7nm to 20nm leading to coherent magnetization reversaI in the nanowires. I show how the large shape and magnetocrystalline anisotropies provide large coercivities compared to magnetic nanowires synthesized via other routes. Furthermore, the oxidation of such objects has also been investigated. Magnetic measurements has revealed unsual temperature dependencies of both the coercive and exchange fields, emphasizing the role of the superparamagnetic fluctuations of the CoO antiferromagnetic grains in the Exchange Bias effect. Finally, this thesis also aims at developing Polarized Small Angle Neutron Scattering to probe magnetism in complex nano-objects. Such a technique has been ignored until now to study magnetic anisotropic nano-objects despite being well adapted. The key ingredient to carry through such a study is the perfect alignment of the nanowires. This is why, besides the nanowires synthesized via the polyol process, Polarized Small Angle neutron Scattering measurements have been performed on arrays of magnetic nanowires included in porous alumina membranes.