INSTITUT NEEL Grenoble - Institut NÉEL

INSTITUT NEEL Grenoble
Proposition de sujet de thèse - année universitaire 2007-2008
Contact : Olivier Bourgeois
Institut Néel MCBT, CNRS Grenoble, tél. [phone], mel : [e-mail]
plus d'information sur : http://www.neel.cnrs.fr/spip.php?rubrique78
Phénomènes magnétiques à l’échelle du nanomètre : étude thermique
La diminution continuelle vers le nanomètre de la taille des matériaux ouvre des perspectives totale-
ment inédites, particulièrement en nanomagnétisme. Par exemple, dans le cas des nanoparticules,
l’existence d'une transition de phase à basse température due à l’apparition du ferromagnétisme
(antiferromagnétisme) n’est pas certaine. Dans un autre domaine, les mécanismes de renversement
d’aimantation dans les systèmes exchange-bias restent encore bien mal compris, surtout à petite
échelle.
Le but de cette thèse est d’utiliser des mesures originales de thermodynamique (chaleur spécifique,
dégagements de chaleur) comme moyen de caractériser les processus d’aimantation de nanomatériaux
magnétiques et l’émergence de transition de phase. La spécificité des processus d’aimantation de ces
systèmes résulte du fait que leurs dimensions sont de l’ordre de grandeur de l’épaisseur des parois
entre domaines. Le phénomène dit d’exchange-spring caractérise les systèmes associant matériaux
ferromagnétiques durs et doux, le phénomène dit d’exchange-bias et les systèmes associant matériaux
ferromagnétiques et antiferromagnétiques.
Microcapteur thermique sensible au picoJoule. Température de travail de 4 à 300 K.
Des mesures thermodynamiques doivent permettre de mieux comprendre la nature des processus
d’aimantation, habituellement analysés par seules mesures magnétostatiques. Les dégagements de
chaleur générés dans les processus réversibles révèlent les variations d’entropie en jeu, ceux générés
dans les processus irréversibles sont associés aux franchissements des barrières d’énergie caractéris-
tiques de la coercitivité. L’existence de ces effets est bien connue, mais leur mesure n’a jamais été
utilisée en tant qu’outil d’étude des processus d’aimantation. La grande difficulté technique de telles
mesures en est la raison. L’équipe Thermodynamique des Petits Systèmes a développé récemment des
membranes ultra-minces et des capteurs spécifiques qui ouvrent la voie à ces mesures et que nous
désirons explorer. En effet, basé sur notre expertise en terme de capteur thermique très haute résolu-
tion, nous disposons du meilleur outil afin de mener à bien ce programme qui est un réel défi
expérimental. A plus long terme, nous prévoyons l’étude d’objets type exchange-bias nanostructurés
afin d’en étudier le comportement de renversement d’aimantation à l’échelle du nanomètre.
Sujet exact, moyens disponibles : cryostat 4-300 K, vase de champ 12 Tesla, Cryostat Hélium3
Interactions et Collaborations avec Dominique Givord (Institut Néel), avec Ariel Brenac et Robert
Morel (CEA).
Formation / Compétences : Formation en magnétisme et nanofabrication, technique de salle blanche,
et cryogénie, dépôt de couches minces, de nanomatériaux.