Note sur les anomalies dans l'aimantation de quelques sels anhydres du groupe du fer

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Note sur les anomalies dans l’aimantation de quelques

sels anhydres du groupe du fer

W.J. de Haas, B.H. Schultz

To cite this version:

NOTE SUR LES ANOMALIES DANS L’AIMANTATION DE

QUELQUES

SELS ANHYDRES

DU GROUPE DU FER

Par W. J. DE HAAS et B. H. SCHULTZ.

Sommaire. 2014 On

a mesuré _plus en détail la _{susceptibilité magnétique} du CoCl2 aux basses températures. Aux _{températures} de _{l’hydrogène liquide} on a trouvé des rémanences très faibles. En refroidissant la substance dans un _{champ magnétique} on obtient une aimantation rémanente beaucoup plus grande.

A 20° K on a une _{susceptibilité} constante pour H 800 G, pour H > 800 G elle _augmente et redevient constante _{pour H >} 20000 G de sorte que même à 29000 G et 14° K on _{n’a pas de saturation.}

1. -

D’après

les recherches de

Kamerlingh-Onnes,

Oosterhuis, Woltjer, Wiersma,

de Haas et Gorter

(1),

on sait que

plusieurs

sels

anhydres

du _groupe du fer

( NiCl2, CoCl2, FeCI2, CrCl3)

ont une

_{susceptibilité}

magnétique qui dépend

du

_champ

aux

_{températures}

de

_{l’hydrogène}

_{liquide. Quoique}

ces

_{températures}

soient inférieures aux

_points

de

_Curie,

définis par

z

T c 0

les

_{susceptibilités}

ne sont _{pas très}

_grandes

-0

et une saturation

_proprement

dite n’a _pas été

obser-vée. Il nous a semblé intéressant de voir comment ces sels se

_comportent

dans des

_{champs plus}

faibles

ainsi

que dans des

champs plus

intenses que ceux dont on s’est servi autrefois.

En

_1937,

M. Schubnikow et ses collaborateurs

(2)

ont trouvé _{pour les mêmes sels}

_qu’après

une aimanta-tion dans un

_champ

intense il reste une faible

réma-nence,

dépendante

du

_temps

et de la

_{température.}

Cette rémanence n’étant

_qu’une

_partie

faible

_(de

l’ordre du

_millième)

de l’aimantation dans le

_champ

appliqué,

il n’est pas étonnant

qu’on

ne l’ait pas aperçue autrefois par les méthodes ordinaires.

En

_outre,

M. Schubnikow et ses collaborateurs

₍₃₎

ont montré _{que la chaleur}

_spécifique

de ces sels a

souvent un maximum

_aigu

dans la

_proximité

du

_point

de Curie. La

_question

se _{pose de} savoir s’il

_s’agit,

_ici,

d’un

ferromagnétisme

ordinaire.

Le travail de Simon

₍₄₎

et ses collaborateurs a

montré _que

_plusieurs

sels très

_dilués,

_{du groupe du} fer,

ont des

_{propriétés ferromagnétiques}

aux

tempéra-tures inférieures à

_{0,50 K.}

_Quoique

les sels mentionnés de

_Co,

Ni et Cr soient

_beaucoup

_plus

_compliqués

au

point

de vue

_théorique,

l’étude

expérimentale

en est

beaucoup plus

facile parce

qu’elle

peut

être faite aux

températures

de

_{l’hydrogène}

_liquide.

C’est ce _que nous avons fait.

Nous ne donnons

_ici,

comme

_exemple,

_que les

résul-tats _{pour le}

_CoCl,.

L’étude

_{systématique}

d’autres

sels

_anhydres

sera

_publiée

bientôt dans

_Physica

et

nous

_espérons

_{que les résultats}

_permettront

de tirer

des conclusions sur l’influence de la contribution de l’orbite au moment

_magnétique

et sur la

_{susceptibilité}

comme fonction de la distance mutuelle des ions

magné-tiques.

2. La

susceptibilité

comme fonction de la

température,

pour T > 62°. -

Quoique

nous _ayons

préparé

tous nos échantillons avec le

_{plus grand soin,}

les différents échantillons ont donné des résultats variant de 4 _pour 100 à 291°. De telles différences

sont bien connues

_(5).

Cependant,

on

_{peut conclure,}

avec

_certitude,

_que le

_CoCl2

ne suit pas la loi

_simple

de Weiss

_(voir

_fig.

_1).

Fig. 1. - La

susceptibilité en fonction de la _{température.}

Peut-être y a-t-il une corrélation entre le

change-ment de couleur à 1900 K

_environ,

_{constaté par}

M. Schubnikow

_(~),

et le

_comportement

_magnétique.

A ces

_{températures,}

c’est-à-dire pour des

tempéra-tures

_supérieures

à 620

_{K, le X}

ne

dépend

_pas du

champ.

3. La

_{susceptibilité}

aux

_{températures}

de

l’hydrogène

liquide.

- Dans les

champs

faibles

8

(0

à 800

_gaussez

est constant

_(on

n’a donc _pas une loi de

_{Ra~-leigh ~}

= a ₊

_bH,

comme c’est le cas _pour le

_{ferromagnétisme ordinaire).}

Ce résultat a été obtenu à l’aide d’une méthode

-nouvelle,

qui

sera décrite bientôt dans

_Physica

et

_qui

révèle directement même une

_légère

variation

_{de x}

avec le

_champ.

Quand H

ne

_dépasse

_{pas 800 gauss,}

oh-a

une

magné-Fig. 2. - La

susceptibilité de deux échantillons de CoCl2 en fonction du _champ

(courbes obtenues pour la première magnétisation à _20,-IiOK).

tisation réversible a =

Xo.H.

La valeur de

Xo montre

des variations assez

_grandes

_{pour les différents} échan-tillons

_{(voir fig. 2)}

_(*).

Dès que le

_champ

devient

_supérieur

à 800 gauss,

a croît

plus rapidement

_que H et n’est

plus

exacte-ment

_réversible,

de sorte

_qu’il

_y a de

_{l’hystérèse.}

_lofa

Les

_petites

rémanences mesurées s’accordent avec celles mesurées par M. Schubnikow

(voir

fig.

3).

il

On retrouve

_toujours

une

_{magnétisation}

réver-sible a =

)(o~7

+ _Trém. dans les

champs faibles,

avec

à _peu

_près

la même valeur de xo.

Dans des

_champs

très intenses x redevient

constant,

exactement comme l’avait trouvé M.

_Woltjer,

et même à 140 K et _{29 000 gauss} il

_n’y

a _pas trace de satu-ration. A 14~ K le xo est

plus petit

(13

pour

100)

qu’à

20~

_K,

tandis _{que pour} les

_champs

_intenses,

nous avons constaté une

_augmentation

très

_faible,

variant pour les différents échantillons.

4. - En refroidissant la substance

jusqu’à

200 K dans un

_champ

_magnétique

_constant,

on

_{voit, après}

annulation du

_champ

une forte

_rémanence,

dépen-dant du

_champ

_{appliqué (voir fig. 4,}

_p.

_{9) (**).}

Ces

ré-A

manences ne _{croissent que faiblement pour} des

tempé-ratures

_plus

basses. Ces résultats semblent

_analogues

à ceux de H. Forestier

_(7),

aussi

_{emploierons-nous}

le

terme « rémanence

thermomagnétique

»

qu’il

a

pro-posé.

(*) Les autres _figures donnent _{les résultats pour l’échantillon}

avec la _{susceptibilité} la plus petite

( points 2013-2013).

1

(**) Ce _{phénomène peut} causer une erreur _{importante pour les} mesures antérieures aux _{champs inférieurs à 5 000 gauss.}

5. -

Nous n’avons pas pu constater une variation avec le

_temps

de la courbe de

magnétisation,

de sorte que cette

_variation,

si elle

_existe,

doit être très

_rapide

(quelques secondes)

ou bien très lente

_(plus

d’une

heure).

Cependant,

les rémanences obtenues _par une

magné-Fig. 3. - magnétisation

9 - , .. --- - .---Fig. 4. - La rémanence thermomagnétique à _20,4 K.

tisation isotherme décroissent très

lentement,

comme l’a aussi trouvé M. Schubnikow.

Les rémanences

_{thermomagnétiques}

ne décroissent pas, c’est-à-dire moins que de 1 pour

100, pendant

27 h.

6. - Nous _avons aussi fait des _{mesures avec une}

substance de la

_{composition 39,8}

pour

100,

CoCl2,

60,2

pour 100

MgC’2.

Cette substance

montre,

comme on devait

_{s’y attendre,}

une transition continue du

paramagnétisme

ordinaire à l’état

_particulier

du

_COC’2

dans la

_région

des

_{températures}

de

_{l’hydrogène}

liquide

(voir fig.

5).

Des rémanences existent

_déjà

à

_20,40

_K,

mais elles sont très

_petites

et restent

tou-jours beaucoup plus petites

que pour le

CoCl2

non dilué.

7. Discussion des résultats. -

Quoique

les rémanences et la _{variabilité pour différents}

échan-tillons,

ainsi que le maximum de la chaleur

_spécifique

Fig. 5. - La susceptibilité du CoCl2, MgClg en fonction du _champ à _plusieurs températures.

soient des

_phénomènes

caractéris-tiques

du

_{ferromagnétisme,}

nous

préférons

le nom

_{métamagnétisme,}

indiquant qu’on

ne trouve ni

satura-tion

_(même

_pas à 30

_KG)

ni une

"

très

_{grande susceptibilité.}

C’est le

nom

_suggéré,

dans l’article

_suivant,

par ~I~I. Jean

Becquerel

et van den

Handel,

qui

ont

_trouvé,

_{pour la}

ro-tation

_magnétique

du

_plan

de

pola-risation de la

_mésitite,

des

phéno-mènes

_analogues.

Nous pouvons résumer nos conclu-sions comme il suit :

10 Nous sommes convaincus

_qu’on

trouvera des états

_qui

mènent

conti-nuement du

_{paramagnétisme}

au

ferro-magnétisme.

Dans ce _{cas, les} domaines de Weiss

_changent,

d’une

grandeur

extrêmement

_petite,

_jusqu’à

une

_grandeur

sensible ;

20

_Quand

on considère la différence notable entre

les

_grandeurs

de la

_{magnétisation}

dans le cas du

ferro-magnétisme

et dans celui du

_{métamagnétisme,}

on se

demande,

s’il ne faudrait pas voir là le

_{point qui}

mérite d’attirer l’attention.

On

_pourrait

avoir des états différemment ordonnés. Dans le

_{ferromagnétisme,}

l’ordre _{est pour} ainsi dire

complet,

mais il est bien connu _{que l’état} avec le

_plus

grand

ordre n’est _pas

_toujours

l’état avec la moindre

énergie. Ainsi,

il est

_{possible qu’on}

ait des états

possé-dant les

_{caractéristiques}

du

_{ferromagnétisme,}

sans avoir une

grande magnétisation

résultante.

Il est fort

_remarquable,

_{que dans le}

_CrCl2,

_{FeC],, NiCl2,}

CoCl,, CuSO 4’ qui

montrent les anomalies

analogues,

ou

s’aperçoive toujours

des

orbites,

tandis _que le

_MnCl2,

le

MnSO 4

et aussi le

_MnI2,

avec un état

S,

c’est-à-dire sans

orbite,

se

_{comportent purement}

de

façon

paramagnéti-que, aux

_{températures}

_appliquées.

Il est

_possible

_{que le}

métamagnétisme

soit _{causé par} les

_{orbites-spins,}

tandis que les

spins

sans orbites ne donnent

_qu’une

susceptibi-lité

_purement

_{paramagnétique.}

La théorie de Landau

₍₈₎

ne

_peut

_pas encore être discutée pour le moment.

BIBLIOGRAPHIE

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