Chapitre IV: Etude des propriétés magnétiques des films de NPs
IV) Propriétés magnétiques de films de NPs superparamagnétiques : cas des films de tétrapodes
175 Cette étude de l’aimantation indiquerait que les interactions sont donc plus importantes dans la direction perpendiculaire aux chaînes que dans l’axe des chaînes, ce qui est contradictoire avec ce qui a été observé sur les cycles d’aimantation.
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Figure 120 : Clichés MEB du film de NPs tétrapodes utilisé pour l’étude du magnétisme.
Le film étudié est constitué de NT24 composées d’un cœur de wüstite antiferromagnétique et d’une coquille de spinelle ferrimagnétique et la densité de NPs dans l’assemblage est de 854 NPs/µm2, Figure 120) ce qui correspond à 58 % de la densité théorique maximale (qui est de 1480 NPs/µm2).
IV.1 Cycles d’aimantation
L’aimantation a été mesurée en fonction du champ magnétique appliqué (Figure 121).
Figure 121 : Aimantation à 300 K du film dense et de la poudre de NT24 mesurée en fonction du champ magnétique appliqué de -15 KOe à 15 KOe (b) zoom sur le comportement à faible champ de -2 KOe à 2 KOe.
A 300 K le film et la poudre de NPs ne présentent pas de cycle d’hystérèse (mise à part l’ouverture du cycle inférieure à 20 e due à l’artefact de mesure) ce qui est caractéristique d’un comportement superparamagnétique. De plus, à 300K l’aimantation arrive à saturation pour un champ plus faible pour le film de NT24 que pour la poudre de NT24 ce qui pourrait être dû au fait que les moments magnétiques des NPs sont majoritairement orientés dans le plan de l’échantillon. Il en résulte donc
-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 -1.0
-0.5 0.0 0.5
1.0 Film dense tétrapodes NP poudre tétrapodes
Aimantation (M/MS)
Champ magnétique appliqué (KOe)
a b
-15 -10 -5 0 5 10 15
-1.0 -0.5 0.0 0.5
1.0 Film dense tétrapodes NP poudre tétrapodes
Aimantation (M/MS)
Champ magnétique appliqué (KOe)
177 l’orientation préférentielle des interactions dipolaires dans le plan de l’assemblage de NPs. Dans le cas de la poudre les spins n’ont pas d’interaction préférentielle aussi marquée du fait de la répartition isotrope des NPs dans la poudre. Donc, même si les NT24 sont de composition cœur coquille, l’effet de la mise en forme des NPs en film 2D est similaire à celui observé pour les NPs de composition homogène.
Figure 122 : Aimantation à 5 K du film dense et de la poudre de NT24 mesurée en fonction du champ magnétique appliqué de -15 KOe à 15 KOe (b) zoom sur le comportement à faible champ de -2 KOe à 2 KOe.
A 5K, le film et la poudre de NT24 ont un comportement ferrimagnétique. Le Tableau 40 présente le champ coercitif Hc et l’aimantation rémanente relative Mr/Ms pour la poudre et le film de NT24.
Tableau 40 : champ coercitif Hc et aimantation rémanente relative Mr/Ms pour la poudre et le film de NT24.
échantillon Hc (Oe) MR/MS
Film tétrapodes 664 ± 30 0.29 ± 0.05 NPs Poudre tétrapodes 895 ± 30 0.24 ± 0.05
L’aimantation rémanente relative du film de tétrapodes (MR/MS = 0. 29) est supérieure à celle de la poudre de NPs (MR/MS = 0. 24). Nous avons vu que le MR/MS augmente lorsque la force des ID augmente. Ce qui indique que les interactions dipolaires sont plus fortes dans le film que dans la poudre de NT24.
A 5K, de forts champs coercitifs sont observés, et ces Hc sont supérieurs à ceux observés pour les NPs sphériques ce qui est en accord avec le caractère cœur coquille des NT24.161 Le champ coercitif du film de tétrapodes (Hc = 664 Oe) est inférieur à celui de la poudre (Hc = 895 Oe) ce qui est contraire à ce qui a été observé pour les NPs sphériques. L’effet de l’anisotropie de mise en forme sur le HC mis en évidence dans les films de NPs sphériques n’est pas observé dans le cas des NT24. Les NT24 étant cœur coquille, les phénomènes sont plus compliqués que dans les NPs sphériques.
IV.2 Aimantation en fonction de la température
L’aimantation a été mesurée en fonction de la température pour le film et la poudre de NT24.
-2 -1 0 1 2
-0.5 0.0 0.5
Film dense tétrapodes NP poudre tétrapodes
Champ magnétique appliqué (KOe)
Aimantation (M/Ms)
-15 -10 -5 0 5 10 15
-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0
Film dense tétrapodes NP poudre tétrapodes
Champ magnétique appliqué (KOe)
Aimantation (M/Ms)
a b
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Figure 123 : aimantation ZFC/FC en fonction de la température de poudres de NPs (a) sphériques NP11 et NP20 et (b) cubiques et tétrapodes.
Les FC du film et de la poudre de NT24 ont une aimantation relative (M/MZFCmax) inférieure à 1 à basse température ce qui est caractéristique de NPs cœur coquille.30, 38 Le maximum de la ZFC semble être supérieur pour le film que pour la poudre, mais il est difficile de conclure car la ZFC de la poudre de NPs a été uniquement mesurée jusqu’à 300K, température inférieure à Tmax.
Les mesures d’aimantation en fonction de la température (ZFC/FC) du film et de la poudre confirment que les NPs ont un caractère cœur coquille conformément à ce qui a été décrit dans le chapitre II. En effet l’aimantation FC du film et des NPs diminue quand la température diminue ce qui est caractéristique de NPs cœur coquille.30, 38 Il n’est pas possible de conclure sur l’effet de la mise en forme des NPs tétrapodes en film sur la température de blocage (par rapport à la TB de la poudre de NPs) car le maximum de la ZFC de la poudre est situé au-dessus de la température maximum où nous avons effectué la mesure.
Des mesures complémentaires seront nécessaires pour déterminer précisément l’effet de la structure cœur coquille sur les interactions dipolaires. En particulier des mesures de cycles d’aimantation après refroidissement sous champ sont en cours.
IV.3 Conclusion de l’assemblage des NT24 cœur coquille
Le film et la poudre de NT24 présentent des propriétés magnétiques caractéristiques de NPs cœur coquille de type AFM/FiM. En effet, de forts champ coercitifs (et supérieurs à ceux observés pour les NPs sphériques) sont observés. De plus, les FC du film et de la poudre de NT24 ont une aimantation relative (M/MZFCmax) inférieure à 1 à basse température
A 300K, pour les NT24, l’aimantation arrive à saturation pour un champ plus faible dans le film que dans la poudre de NT24. De plus, à 5 K, le MR/MS augmente entre le film et la poudre de NT24.
Cependant, l’effet de l’anisotropie de mise en forme sur le HC mis en évidence dans les films de NPs sphériques n’est pas observé dans le cas des NT24. Les NT24 étant cœur coquille, les phénomènes sont plus compliqués que dans les NPs sphériques.
Il n’est pas possible de conclure sur l’effet de la mise en forme des NT24 en film sur la température de blocage et des mesures complémentaires seront nécessaires.
0 50 100 150 200 250 300 350
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
NP poudre tétrapodes Film dense tétrapodes
M/ MZFC max
Température (K)
a b
0 50 100 150 200 250 300 350
0.8 0.9 1.0 1.1
NP poudre tétrapodes Film dense tétrapodes
M/ MZFC max
Température (K)
345 K
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