Influence de la direction du champ appliqué

150

La température de blocage du film dense (TB = 150 K) est supérieure à celle du film non dense (TB = 79 K). De plus, l’allure de la courbe FC diffère selon la répartition spatiale des NPs dans le film. La FC du film non dense débute à une valeur d’aimantation inférieure à celle du film dense et n’a pas d’allure en plateau aux basses températures. La saturation de la FC à une valeur d’aimantation plus faible dans le film dense s’explique par un gel des moments en dessous de la température de blocage lorsque les interactions sont plus fortes, alors que les NPs dispersées restent libres de s’aligner avec le champ magnétique.

L’allure de la FC et l’évolution de la TB indiquent que les interactions dipolaires sont importantes dans le film dense de NP11 même si les NPs ne sont pas organisées localement en réseau hexagonal compact.

Le film non dense de NPs présente les caractéristiques d’un film dans lequel les NPs ne présentent quasiment pas d’interaction dipolaires et sont donc magnétiquement quasi isolées.

La poudre de NPs a une FC dont l’allure est intermédiaire et la TB de la monocouche de NPs (film 2D) est nettement supérieure à celle de la poudre de NPs

La mise en forme des NPs sous forme de film (par rapport à la poudre) modifie les interactions dipolaires. Les interactions dipolaires sont donc plus importantes dans la monocouche de 2D que dans la poudre assimilée à un assemblage 3D désordonné de NPs.

Une telle observation avait déjà été faite dans le cadre de la thèse de Mathias Pauly lorsque les propriétés magnétiques de monocouches de NPs organisées par la technique de Langmuir Blodgett avaient été comparées à celle des poudres et une anisotropie de mise en forme avait été observée dans les films.⁴⁰ Notre étude confirme ces résultats et indique qu’une telle anisotropie de mise en forme existe aussi dans le cas de monocouches où les NPs ne sont pas organisées localement en réseau hexagonal.

De plus, avec la technique de Langmuir Blodgett, la différence de température de blocage ΔTB = TB

(monocouche dense)- TB (poudre) était de 215 – 201 = 14 K pour des NP16^{40, 56} tandis que dans nos conditions d’assemblage le ΔTB est de 150 -104 = 46 K pour les NP11. Ce qui suggère que les interactions dipolaires sont fortes dans les films denses même si les NPs ne sont pas organisées localement.

Pour confirmer l’existence de cette anisotropie induite par la mise en forme, des mesures d’aimantation ont été effectuées en appliquant le champ magnétique dans le plan de l’échantillon configuration PARA) et perpendiculairement au plan de l’échantillon (configuration PERP)

151 Figure 99 : Aimantation en fonction du champ magnétique appliqué (a, b) à 300 K (c, d) à 5 K de films de NPs de différentes densités, (a, c) film non dense et (b, d) film dense en appliquant le champ magnétique dans le plan de l’échantillon (PARA) ou perpendiculairement (PERP) à l’échantillon. La faible quantité de NPs dans le film non dense explique la plus faible résolution du cycle d’aimantation à 5K.

Dans le cas du film dense, à 300 K, l’aimantation arrive à saturation pour un champ plus faible lorsque le champ magnétique est appliqué en PARA qu’en PERP. De même à 5 K, le cycle d’hystérèse est plus ouvert pour un champ appliqué parallèlement au plan de l’échantillon que pour un champ perpendiculaire où les cycles se superposent. L’allure différente des cycles lorsque le champ est appliqué en PARA ou en PERP confirme une orientation des moments magnétiques dans le film dense. Cette différence est moins marquée dans les films non denses.

Tableau 34 : champ coercitif Hc et aimantation rémanente relative Mr/Ms pour des films de NPs de densités différentes selon la direction du champ magnétique appliqué

échantillon Hc (Oe) MR/MS

Film non dense PARA 375 ± 30 0.26 ± 0.05 Film non dense PERP 248 ± 30 0.24 ± 0.05 Film dense PARA 586 ± 30 0.31 ± 0.05 Film dense PERP 332 ± 30 0.17 ± 0.05

Poudre NP11 386 ± 30 0.31 ± 0.05

-2 -1 0 1 2

-1.0 -0.5 0.0 0.5

1.0 Film dense PARA 300 K Film dense PERP 300 K

Aimantation (M/MS)

Champ magnétique appliqué H (KOe)

-2 -1 0 1 2

-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0

Champ magnétique appliqué H (KOe) Aimantation (M/MS)

Film non dense PARA 300K Film non dense PERP 300 K

-2 -1 0 1 2

-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0

Champ magnétique appliqué H (KOe) Aimantation (M/MS)

Film non dense PARA 5K Film non dense PERP 5K

a b

c d

152

Pour le film dense l’aimantation rémanente relative de la configuration PARA (MR/MS = 0. 31) est supérieure à l’aimantation rémanente de la configuration PERP (MR/MS = 0.17) ce qui correspond à une diminution de près de 50 %. De même, pour le film dense le champ coercitif est plus faible dans la configuration PERP (Hc = 332 Oe) que dans la configuration PARA (Hc = 586 Oe) diminution de 40 %.

En revanche pour le film non dense l’aimantation rémanente relative diminue de 10 % lorsqu’on applique le champ magnétique en PERP (MR/MS = 0.24) par rapport à l’aimantation rémanente relative mesurée lorsque le champ magnétique est appliqué en PARA (MR/MS = 0.26). De même le champ coercitif est faiblement diminué lorsqu’on applique le champ magnétique en PERP (Hc = 248 e) par rapport à l’aimantation rémanente relative mesurée lorsque le champ magnétique est appliqué en PARA (Hc = 375 Oe) ce qui correspond à une diminution inférieure à 20 %.

Le champ coercitif diminue donc de 40 % et l’aimantation rémanente relative diminue de 50%

lorsque le champ magnétique est appliqué dans la direction PERP à l’échantillon ce qui indique que les NPs ont davantage un comportement collectif dans le plan de l’échantillon et que la barrière d’énergie pour retourner l’aimantation dans le plan est supérieure pour retourner l’aimantation hors du plan. Ce qui confirme l’hypothèse que les moments magnétiques des NPs assemblées en une monocouche dense se trouvent majoritairement dans le plan de l’échantillon ce qui est en accord avec ce qui est décrit dans la littérature^{59, 145} ainsi qu’avec les travaux antérieurs effectués au laboratoire.^{40, 55-57} Pour l’échantillon non dense la direction du champ magnétique appliqué a peu d’effet sur les propriétés magnétiques ce qui indique que les aimantations des NPs ne sont pas (ou du moins pas autant) alignées dans le plan de l’échantillon. Ceci implique que les interactions dipolaires entre NPs sont plus faibles ce qui explique que le film non dense ait une température de blocage inférieure à celle du film dense.

D’après la littérature, l’évolution du MR/MS et du HC est assez discutée et globalement MR/MS

augmenterait avec la force des ID et le Hc serait constant ou diminuerait avec la force des ID. ^{40, 145,}

150, 151

Mathias Pauly observe avec les films obtenus par la technique de Langmuir Blodgett que le MR/MS augmente avec la force des ID et que (MR/MS )monocouche > (MR/MS )poudre et (MR/MS )PERP <

(MR/MS )PARA pour les monocouches denses.

Nos résultats suivent cette tendance de (MR/MS )PERP < (MR/MS)PARA mais le MR/MS de la monocouche dense est proche de (MR/MS )poudre. Le MR/MS serait sensible à la force des ID mais pas à l’effet de la mise en forme (anisotropie).

Pour le Hc, il est généralement observé que Hc reste constant ou diminue lorsque les ID augmentent et que HC (PERP) < HC (PARA). Pauly et al. attendaient une augmentation du Hc entre la poudre et la monocouche dense à cause de l’anisotropie de mise en forme. Dans notre cas nous obtenons (HC)monocouche dense > (HC)poudre et (HC)poudre ≈ (HC)monocouche dense lorsque le champ magnétique est appliqué en PARA pour la monocouche, ce qui est en accord avec une augmentation de l’anisotropie due à la mise en forme. L’évolution du Hc semble donc plus sensible à l’effet de la mise en forme que le MR/MS qui serait plus sensible à la force des ID.

153

I.3 Conclusion

Un effet de la dimensionnalité de l’assemblage des NPs sur les propriétés magnétiques collectives a été observé car ces interactions dipolaires ont une influence plus importante dans le film dense de NP11 que dans la poudre de NP11. Le film dense de NP11 présente un comportement magnétique collectif bien que les NPs ne soient pas organisées en réseau hexagonal compact.

Dans le cas du film non dense de NPs les aimantations ne sont plus majoritairement contenues dans le plan de l’échantillon ce qui explique que l’échantillon présente des ID beaucoup moins importantes et donc ait une température de blocage significativement plus faible. Notre méthode d’assemblage a donc permis d’obtenir facilement un film avec des NPs quasi isolées (c’est-à-dire quasiment sans interactions dipolaires).

Afin de confirmer ces résultats, un système de NPs présentant de plus fortes interactions dipolaires a été étudié.

II) Propriétés magnétiques de films de NPs