Thèse soutenue

Synthèse de nanoparticules d’oxydes de fer et élaboration de dépôts magnétiques par voie liquide
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Marie Darcheville
Direction : André ThiavilleClément SanchezAnne-Lise Adenot-Engelvin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 29/01/2021
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : Physique en Île de France
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique des solides (Orsay, Essonne)
référent : Faculté des sciences d'Orsay
Jury : Président / Présidente : Sylvie Bégin-Colin
Examinateurs / Examinatrices : Lise-Marie Lacroix, Michael Farle, Grégoire de Loubens
Rapporteurs / Rapporteuses : Lise-Marie Lacroix, Michael Farle

Résumé

FR  |  
EN

Ce projet porte sur la réalisation de nouveaux matériaux aux propriétés magnétiques parfaitement contrôlées pour des applications électromagnétiques de types antennes RFID, transmission de puissance sans fil, absorbants radars… Le principe repose sur l’élaboration d’une structure organisée en motifs ou domaines magnétiques définie par des caractéristiques géométriques (taille des motifs, épaisseur, distance entre motifs). La réponse magnétique en perméabilité de tels matériaux est liée aux contributions des domaines et des parois formés, donnant naissance à un matériau dit « multi-bandes » au regard des pics distincts et séparés observés sur son spectre de perméabilité. L’élaboration d’un tel matériau est étudiée par dépôt en voie liquide de nanoparticules d’oxyde de fer. La composition du matériau est fixée à Zn₀.₄Fe₂.₆O₄ afin de combiner une aimantation à saturation forte, et une permittivité diélectrique faible pour une bonne pénétration de l’onde électromagnétique dans le dépôt. Les nanoparticules sont synthétisées par décomposition thermique en voie micro-ondes. Deux gammes de tailles de nanoparticules sont visées : des nanoparticules superparamagnétiques (diamètre inférieur à 20 nm) et ferrimagnétiques. Deux techniques de réalisation de dépôts structurés à partir de suspensions stables de nanoparticules sont discutées : l’aérographie suivie d’une gravure laser, et l’impression jet d’encre. De nombreuses caractérisations physico-chimiques, locales ou globales, ont été effectuées. Un traitement thermique est requis pour la densification du matériau, mais ne permet pas d’obtenir une densité suffisante pour l’application envisagée. Une étude approfondie des propriétés magnétiques statiques et dynamiques des particules et des dépôts est réalisée, et corrélée à leurs caractéristiques structurales par le biais de modèles de champ moléculaire. Des pistes sont ouvertes pour l’élaboration d’un matériau magnétique multi-bandes.