Matériaux nanométriques à base de métaux 3d (Fe, Co, Ni). Nouvelles voies de synthèse et caractérisations.

par Noémie Ballot

Thèse de doctorat en Chimie des matériaux

Sous la direction de Noureddine Jouini.

Thèses en préparation à Paris 13 , dans le cadre de Ecole doctorale galilée depuis le 13-10-2010 .


  • Résumé

    L’interet grandissant envers les nanomatériaux a base des métaux de transition 3d comme le cobalt, le nickel et le fer trouve son origine dans les propriétés intrinseques de ces éléments (forte aimantation du fer et constante magnetocristalline elevee du cobalt) combinées aux propriétés particulieres offertes par la taille nanométrique et l’anisotropie de ces alliages. Parmi les nombreuses voies de synthese dites de chimie douce, le procède polyol permet l’élaboration de plusieurs classes de matériaux inorganiques a l’état finement divises (oxydes, hydroxydes et métaux) grâce aux réactions de réduction et d’hydrolyse qui peuvent etre conduites et contrôlées dans les milieux polyols. Le premier axe de ce travail aconsiste a tirer profit de l’état finement divise des oxydes et hydroxydes élabores en milieu polyol pour l’obtention de métaux et alliages correspondants, au moyen d’une réduction ménagée a l’état solide sous flux d’hydrogène. Il a alors été possible d’aboutir a des particules de CoFe2, CoFe, NiFe, Ni3Fe et Fe ferromagnetiques avec une température de blocage supérieure a 300 K. Le deuxième axe de travail a trait a l’élaboration d’objets anisotropes. Pour ce faire, une nouvelle approche est proposée : la synthèse en milieu polyol assistée par l’application d’un champ magnétique. Ce type de synthèse mené a des nanofils d’akaganeite β-FeOOH et a des nanoparticules d’oxydes spinelles. Une réduction relativement douce (300 °C) des nanofils d’akaganeite permet de l’obtention de phases spinelles de meme morphologie et avec des propriétés magnétiques en accord avec la composition chimique et le caractère nanometrique des particules (comportement superparamagnetique avec une température de blocage proche de 300 K, Ms elevee et Hc dépendant de la nature de l’élément M se trouvant dans le spinelle MFe2O4 : élevé dans le cas du cobalt et faible dans le cas du fer et du nickel).


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