Effets d'anisotropies superficielles sur la resonance ferromagnetique de nanoparticules de ferrite

• Auteur / Autrice : VIKTOR CHILOV
• Direction : Régine Perzynski
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Paris 7

Résumé

Ce travail porte sur l'etude des manifestations macroscopiques de l'anisotropie de surface des grains fins. On envisage d'abord ici l'aimantation statique d'une nanoparticule magnetique possedant une anisotropie de surface, uniaxe et soumise a un champ magnetique de direction arbitraire. Dans l'approximation dite de weak pinning, on s'interesse aux solutions des modeles d'anisotropie de surface de neel-brown et d'aharoni. L'etat magnetique reel de la nanoparticule est alors presente comme la superposition d'un etat uniforme et d'un jeu de modes spatiaux. Les problemes dynamiques concernent la resonance ferromagnetique (r. F. M. ) dans une particule spherique. Le premier cas envisage est celui d'une anisotropie de surface d'aharoni et d'une anisotropie volumique uniaxe (et colineaire a la precedente). On s'interesse a la reponse lineaire a un champ radiofrequence. On considere le mode d'oscillation le plus bas, remplacant la precession uniforme et donc observable par une technique r. F. M. Conventionnelle. Les frequences de resonance et les temps de relaxation sont trouves dans l'approximation d'un fort champ exterieur applique, soit parallelement, soit perpendiculairement a l'axe d'aimantation facile. Il est montre que l'anisotropie de surface provoque une modulation spatiale de l'amplitude de precession et un decalage du champ de resonance r. F. M. Le signe et l'amplitude de ce decalage dependent de l'angle entre l'axe de la particule et le champ exterieur. Les resultats theoriques sont en bon accord avec les donnees experimentales de r. F. M. Obtenues avec des solutions colloidales de nanoparticules de maghemite, triees en taille. Un autre probleme de r. F. M. Est resolu ici : celui d'une particule avec une anisotropie d'echange de surface susceptible de tourner selon la direction du champ exterieur applique. Comme n'importe quel ancrage de surface, ceci provoque des oscillations magnetiques non-uniformes mais a la consequence particuliere de provoquer un decalage du champ de resonance, independant de la direction du champ. Un tel effet avait ete observe il y a quelque temps par r. F. M. Avec des liquides magnetiques geles a basse temperature. Cet effet trouve ici son explication. La discussion de la resonance ferromagnetique d'une nanoparticule faite a basse temperature est alors etendue au domaine des temperatures finies, dans le regime du paramagnetisme developpe. Quelques traits importants des spectres experimentaux de r. F. M. Sont expliques en termes de lois d'echelle en fonction du parametre de langevin, rapport, pour une nanoparticule individuelle, de son energie magnetique a son energie thermique.