Auteur / Autrice : | Marie Darcheville |
Direction : | André Thiaville, Clément Sanchez, Anne-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 |
Mots clés
Résumé
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.