Cristaux obtenus

Cette méthode de fusion de zone a permis la réalisation de plusieurs monocristaux, dont Pr

₃

Ga

₅

SiO

₁₄

, à la jolie

(mais subjective) couleur verte. Plusieurs tirages ont été effectués avec succès, dont un pour des expériences de

diffusion inélastique de neutrons, donnant un cristal de diamètre 3mm pour une longueur de 4.5cm (voir photoB.9).

F

IG

. B.8:Cliché de Laue indexé, réalisé sur un monocristal de Pr

3

Ga

5

SiO

14

.

F

IG

. B.9:Photo de fin de tirage du monocristal de Pr

₃

Ga

₅

SiO

₁₄

. Le monocristal est en bas, et ce qu’il

Chapitre B - Synthèses des langasites

L’autre langasite à réseau kagomé, Sm

3

Ga

2

Al

3

SiO

14

, n’est malheureusement pas congruente, et les tentatives

de synthèse de monocristaux n’ont donc pas abouti. L’analyse de la zone fondue puis cristallisée révèle en effet la

présence de nombreuses phases parasites en majorité, sans pouvoir même confirmer la présence ou pas de la phase

langasite.

Concernant les composés au fer, Ba

3

NbFe

3

Si

2

O

14

a fait l’objet de plusieurs synthèses (le composé est congruent).

Le cristal est brun et assez peu tranparent à la lumière visible. La photoB.10a été prise lors d’un tirage de ce

mo-nocristal et permet de bien observer les trois parties : barreau nourricier, zone fondue et partie cristallisée.

F

IG

. B.10:Photo du tirage du cristal Ba

3

NbFe

3

Si

2

O

14

avec de haut en bas le barreau de poudre

com-pactée, la zone fondue et le cristal.

Le cristal au tantale Ba

₃

TaFe

₃

Si

₂

O

₁₄

a aussi fait l’objet de tirages réussis. Il est semblable en apparence

au cristal de Ba

3

NbFe

3

Si

2

O

14

. Le composé au calcium Ca

3

SbFe

3

Si

2

O

14

n’est lui pas congruent, une analyse

de la partie cristallisée confirmant l’existence de plusieurs phases non désirées. C’est aussi le cas des composés

Ba

3

NbFe

3

Ge

2

O

14

et Sr

3

NbFe

3

Ge

2

O

14

. Ba

3

SbFe

3

Si

2

O

14

quant à lui, bien qu’il soit congruent, présente une zone

fondue très visqueuse, pour des raisons peu évidentes, et qui empêche un tirage correct du cristal. Les essais de

tirage de cette composition, en faisant varier l’atmosphère pour tenter de modifier la viscosité, ont donc jusqu’à

présent été malheureusement infructueux.

Bibliographie

B

ELOKONEVA

, E. L., S

TEFANOVICH

, S. Y., P

ISAREVSKII

, Y. V. & M

OSUNOV

, A. V. 2000 Refined Structures

of La

₃

Ga

₅

SiO

₁₄

and Pb

₃

Ga

₂

Ge

₄

O

₁₄

and the Crystal-Chemical Regularities in the Structure and Properties of

Compounds of the Langasite Family.Russian Journal of Inorganic Chemistry45, 1642.

B

ORDET

, P., G

ELARD

, I., M

ARTY

, K., I

BANEZ

, A., R

OBERT

, J., S

IMONET

, V., C

ANALS

, B., B

ALLOU

, R. &

L

EJAY

, P. 2006 Magnetic frustration on a Kagomé lattice in R

3

Ga

5

SiO

14

langasites with R = Nd, Pr.Journal of

Physics Condensed Matter18, 5147–5153.

J

ULIEN

R

OBERT

2007 Systèmes magnétiques à frustration géométrique : approches expérimentale et théorique.

Thèse de doctorat, Université Joseph Fourier, Grenoble.

K

ÄLL

, P.-O., G

RINS

, J. & N

YGREN

, M. 1991 Structure of the Nd U-phase, Nd

3

Al

3.5

Si

2.5

O

12.5

N

1.5

; a

nitrogen-containing phase of the La

₃

Ga

₅

GeO

₁₄

structure type.Acta Crystallographica Section C47(10), 2015–2019.

M

ILL

’, B., B

ELOKONEVA

, E. & F

UKUDA

, T. 1998a New compounds with a Ca

3

Ga

2

Ge

4

O

14

-type structure :

A

₃

XY

₃

Z

₂

O

₁₄

(A=Ca, Sr, Ba, Pb ; X=Sb, Nb, Ta ; Y=Ga, Al, Fe, In ; Z=Si, Ge).Russian journal of inorganic

chemistry43, 1168.

M

ILL

’, B., B

ELOKONEVA

, E. & F

UKUDA

, T. 1998bNovel Gallates and Aluminates of the Ca

3

Ga

2

Ge

4

O

14

Crys-tal Structure.Russian journal of inorganic chemistry43, 1032.

M

ILL

’, B. & F

UKUDA

, T. 1998 New Compounds With The Ca

3

Ga

2

Ge

4

O

14

Structure : La

3

SbZn

3

Si

2

O

14

And

La

3

SbZn

3

Ge

2

O

14

.Russian journal of inorganic chemistry43, 1168.

M

ILL

’, B. & P

ISAREVSKY

, Y. 2000 Langasite-type materials : from discovery to present state.Frequency Control

Symposium and Exhibition, 2000. Proceedings of the 2000 IEEE/EIA Internationalp. 133.

S

ATO

, J., T

AKEDA

, H., M

ORIKOSHI

, H., S

HIMAMURA

, K., R

UDOLPH

, P. & F

UKUDA

, T. 1998 Czochralski

growth of RE

3

Ga

5

SiO

14

(RE = La, Pr, Nd) single crystals for the analysis of the influence of rare earth

substi-tution on piezoelectricity.Journal of crystal growth191, 746.

S

HANNON

, R. D. 1976 Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and

chalcogenides.Acta Crystallographica Section A32(5), 751–767.

S

HIMAMURA

, K., T

AKEDA

, H., K

OHNO

, T. & F

UKUDA

, T. 1996 Growth and charaterization of lanthanum

gallium silicate La

3

Ga

5

SiO

14

single crystals for piezoelectric applications.Journal of crystal growth163, 388.

S

IMONET

, V., B

ALLOU

, R., R

OBERT

, J., C

ANALS

, B., H

IPPERT

, F., B

ORDET

, P., L

EJAY

, P., F

OUQUET

, P.,

O

LLIVIER

, J. & B

RAITHWAITE

, D. 2008 Hidden Magnetic Frustration by Quantum Relaxation in Anisotropic

Nd Langasite.Phys. Rev. Lett.100(23), 237204.

T

EZUKA

, K., H

ENMI

, K., H

INATSU

, Y. & M

ASAKI

, N. M. 2000 Magnetic Susceptibilities and Mössbauer

Spectra of Perovskites A

2

FeNbO

6

(A=Sr, Ba).Journal of Solid State Chemistry France154, 591–597.

Z

HOU

, H. D., V

OGT

, B. W., J

ANIK

, J. A., J

O

, Y.-J., B

ALICAS

, L., Q

IU

, Y., C

OPLEY

, J. R. D., G

ARDNER

,

J. S. & W

IEBE

, C. R. 2007 Partial Field-Induced Magnetic Order in the Spin-Liquid Kagomé Nd

₃

Ga

₅

SiO

₁₄

.

Phys. Rev. Lett.99(23), 236401.

Z

ORKO

, A., B

ERT

, F., M

ENDELS

, P., B

ORDET

, P., L

EJAY

, P. & R

OBERT

, J. 2008 Easy-Axis Kagome

Antifer-romagnet : Local-Probe Study of Nd

3

Ga

5

SiO

14

.Phys. Rev. Lett.100(14), 147201.

Caractérisation structurale des langasites

Chapitre C

Caractérisation structurale des langasites

Sommaire

B.1 Synthèse des poudres . . . 70 B.1.1 Quels composés synthétiser ?. . . 70

B.1.2 Réaction à l’état solide . . . 72

B.1.3 Techniques et appareillages utilisés . . . 72

B.1.4 Résultats des synthèses . . . 76

B.2 Synthèse des monocristaux . . . 82 B.2.1 Synthèse des barreaux de langasite. . . 82

B.2.2 Méthode de tirage par fusion de zone . . . 82

B.2.3 Technique du four à image . . . 83

U

NE

fois les synthèses effectuées, il est nécessaire de caractériser les produits obtenus. La structure des

composés de la famille des langasites est connue (Belokonevaet al.,2000;Maksimovet al., 2005), et

les réseaux magnétiques qui nous intéressent ont déjà été évoqués dans l’introduction et dans le chapitre

précédent. Nous allons maintenant décrire plus précisément cette structure cristallographique en détaillant la partie

commune à tous ces composés. Puis nous développerons la méthode d’affinement de Rietveld permettant d’obtenir

avec précision les différents paramètres distinguant les composés de cette famille.

C.1 Structure générale des langasites

Dans le document Etude des Langasites magnétiques:<br />De la frustration magnétique au multiferroïsme (Page 100-105)