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Propriétés magnétiques des ferrites

Charles Guillaud

To cite this version:

(2)

PROPRIÉTÉS

MAGNÉTIQUES

DES FERRITES Par CHARLES GUILLAUD.

Sommaire. 2014 Nous donnons

une étude générale des propriétés magnétiques des ferrites simples et mixtes et nous les discutons en vue d’établir les relations qui existent entre ces propriétés et la distribution des ions dans les ferrites à structure de spinelle.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM. TOME MARS PAGE

1. Introduction. - Nous

nous sommes

proposé

l’étude des

propriétés

ferromagnétiques

des ferrites

répondant

à la formule

générale

(Fe,O,,

MO,

M‘0...);

M, M‘,

... , ~

représentant

les ions des métaux biva-lents :

Mn, Fe, Co,

Ni,

Mg,

Zn;

le titre moléculaire

en

Fe,O,

étant

égal

à 5o pour 100. Il

s’agit

soit de

ferrites

simples

ne contenant

qu’une

seule

espèce

d’ions

bivalents,

soit de ferrites dits « mixtes » dans

lesquels

on

incorpore

deux ou trois ions bivalents différents. Nous pouvons aussi

représenter

ces

ferrites par la formule

développée :

Cette étude nous a

permis d’apporter

des éléments

importants

à la

compréhension

du mécanisme du

ferromagnétisme

de ces matériaux.

Nous ne discuterons que des moments à satura-tion réservant les autres

propriétés,

en

particulier

l’aimantation

initiale,

l’hystérésis,

etc.,

pour d’autres

publications.

2.

Préparation.

- Les

préparations

des ferrites sont

particulièrement

difficiles à cause des nombreux

paramètres

qui

interfèrent : état

physico-chimique

des

poudres, pression d’agglomération, température

et

temps

de

chauffage, atmosphère

de

recuit,

etc. Nous ne nous étendrons pas sur les nombreux

problèmes

d’ordre

chimique

que nous avons eu à résoudre. Ils sortent du cadre de cette étude et feront

également

l’objet

de

publications spéciales.

Nous ne donnerons ici que les

principes qui

ont

guidé

notre travail.

Nous avons mis au

point,

pour

chaque

cas

parti-culier,

une

technique

de

préparation

telle que nos

matériaux

possédaient

les

caractéristiques

sui-vantes,

permettant

leur

parfaite

définition :

10

Impuretés

inférieures à 0,02 pour 10oo en

poids.

20 Le

rapport

était égal

1 au

rapport

atomes M /

théorique

à

1/2

oooe

près.

30 La teneur en ions Fe++ ou en ions M>++ était

inférieure à

o,05

pour 10o en

poids.

4 °

Phase

unique,

très bien cristallisée

(d’après

des études

magnétiques

et aux rayons

X).

50

Homogénéité

telle

qu’elle permettait

la repro-duction des

propriétés magnétiques

de saturation

au

1/IOOOe

près

en différents

points

du matériau.

On

peut distinguer

deux groupes de

ferrites,

ceux

dont les

propriétés

magnétiques

sont

indépendantes,

dans de

larges

limites,

de la

température

de cuisson et de la vitesse de refroidissement et ceux dont les

propriétés

dépendent

de ces conditions de

prépara-tion. Nous

préciserons chaque

cas

particulier.

Si les conditions de définition ci-dessus sont

remplies,

les

propriétés magnétiques

des ferrites du

premier

groupe

(stables

aux traitements

ther-miques)

sont

reproductibles

au

1 /sooe

près

d’un

échantillon à l’autre. On obtient aussi cette

précision

avec les ferrites du deuxième groupe, à

température

et vitesse de refroidissement constantes.

Nous insistons sur cet

aspect

chimique

du

pro-blème,

quant

aux

principes,

car pour

pouvoir

tirer des conclusions

générales

de l’étude des

ferrites,

il est

indispensable

de les bien définir. Comme d’autre

part

les

propriétés magnétiques

sont très sensibles aux différentes causes

d’imperfection,

même

minimes,

on voit toute

l’importance

de leur

parfaite

préparation.

3.

Propriétés

ferromagnétiques. -

1.

-Ferrites

simples

et mixtes de

manganèse

et de Zinc

[1].

- Nous

avons fait varier le titre moléculaire en

MnO de ces ferrites de formule

générale

(Fe,O,,

MnO,

ZnO)

de 1 o à 5o pour 100 tout en maintenant

(3)

constant et

égal

à 5o pour 100 le titre moléculaire en

le

complément

étant, fourni par ZnO. La

figure

i

représente

la variation de

l’aimanta-tion -

(moment magnétique

de l’unité de

masse)

en

fonction

de 1-

(H,

étant le

champ intérieur).

On Hi

Fig. I.

Les lois

d’approche

en fonction de la

tempéra-ture sont

représentées ( fig.

2, 3 et

4).

Nous consta-tons que la loi en T=’ donne une courbure

qui

va en s’accentuant pour les titres moléculaires en MnO

décroissants;

les mesures ont été

poursuivies

jus-qu’à

T = 20° K.

Sur la

figure

5 sont

reproduites

Ie3 variations des aimantations

spontanées 6s

en fonction de

T.

crû u

Enfin,

dans le tableau I sont

groupées

les

prin-cipales

caractéristiques magnétiques :

l’aimantation

c pour un

champ

intérieur de 18 5oo Oe et à la

température

de ~85° K

(0’18,,07,28,,0

nous

donnons

éga-lement cette aimantation aux

températures

de

77° K

et 20°

K,

ainsi que la saturation absolue 0’

:/0,0-Dans la colonne suivante

figurent

les valeurs de n

en

magnétons

de Bohr Pour obtenir ces

valeurs,

nous avons divisé la saturation absolue moléculaire

~ x masse

moléculaire)

par la valeur du

magné-ton de Bohr

(5 593).

Il

s’agit,

en

fait,

du moment d’un ion de la molécule. Dans toute l’étude

qui

va

suivre, c’est cette’donnée

qui

sera la

plus

utilisée.

Dans la dernière

colonne,

figurent

les

points

de

Curie,

qui

varient d’ailleurs linéairement en fonc-tion du titre.

constate que la loi

d’approche

---

H

est

satisfaite

depuis

le ferrite

simple,

jusquau

ferrite mixte renfermant 20 pour 100 de MnO.

Puis,

au-dessous de ce titre, les ferrites se saturent très

diffi-cilement,

la loi

en 1

fait alors

place

à la loi en

2013.

7j H2

Fig. 2.

TABLEAU 1.

2. Ferrites

simples

et mixtes de cobalt et de zinc

[2]

--- Nous ne

signalerons,

en ce

qui

concerne ce

deuxième groupe, que l’anomalie que nous avons

observée. En

effet,

les courbes a- =

f T)

à

champ

constant

( fig. 6)

sont à cet

égard suggestives.

Une étude faite à 2oD K nous a montré que l’aimantation

(4)

241

aux

températures supérieures

à

l’anomalie,

d’où un

même état

électronique

des couches 3 d avant et

après

l’anomalie.

Fig. 3.

On

peut

rapprocher

cette anomalie de celle étudiée par Weiss et Forrer sur

Fe,04.

TABLEAU 1.

Nous nous sommes un peu étendu sur les

pro-priétés magnétiques

des ferrites de

manganèse

et de cobalt afin d’en montrer la diversité. Nous nous

contenterons,

dans la

suite,

de ne donner que les

valeurs de l’aimantation à saturation n définie

ci-dessus,

permettant

de discuter du mécanisme du

ferromagnétisme

des

ferrites,

ce

qui

est le but

principal

de cette étude.

Le tableau II

reproduit

les

principales

valeurs

magnétiques

intéressantes. 160

140

G

120

100 80 °

60

’s~

40

’oo

20

0

0

50

100

lStl

200 250

Fig. 4.

3. Ferrites

simples

et mixtes de nickel et de zinc

[3].

- On trouvera dans le tableau III les

principales

données

magnétiques.

TABLEAU 111.

,1. Mécanisme du

ferromagnétisme

des fer-rites. -- Tous les ferrites

qui

font

l’objet

de cette

étude,

possèdent

un réseau cristallin

identique

à

celui des

Spinelles,

type

Hil

de Ewald. Les ions

oxygène,

plus

gros que les

autres,

forment un

empi-lement

cubique

compact.

Dans les interstices se

placent

les ions

métalliques;

ces derniers ont à leur

(5)

tétra-édriques (ou

sites

A),

entourées de

quatre

voisins

oxygène

et les cavités

octaédriques

(ou

si tes

B),

entourées de six voisins

oxygène.

Par

molécule,

il existe un site A et deux sites B

occupés.

On

distingue

dans les

spinelles plusieurs

sortes de structures. Dans la structure

normale,

les sites A sont

occupés

par les ions ~1~+ et les sites B par les ions F‘e~~~. Dans la structure dite

inverse,

ce sont les

Fig. 5.

L.

Néel,

dans de très

importantes

études

[4,

5,

6,7],

a émis

l’hypothèse

que le

ferromagnétisme

est essentiellement dû à des interactions

négatives

d’échange

entre les

pins

des ions A et

B,

ce

qui

entraîne comme

conséquence

la

disposition

anti-parallèle

des moments de ces ions. Dans ces

condi-fions,

dans une structure à 100 pour 100

inverse,

les

spins

des ions Fe+++ se

compensent

et le moment mesuré est celui des ions M++,

Nous allons discuter de ce schéma

ionique

très

simple

en fonction de nos résultats.

1. Ferrites

simples

de

Mn,

Fe,

Co,

Ni. - Dans le

’l’ableau IV

figurent

les moments calculés de ces

différents ferrites

d’après l’hypothèse

que seuls les ions sont

responsables

du moment et en

supposant

qu’il n’y

ait pas de moment orbital. Les ions

Fe++~

Ni++ sont dans les états

3d5 , 3ds, 3d’, 3d8,

ils

possèdent

donc des moments

théoriques

de 5,

4,

3, 2 Nous avons

inscrit,

au-dessous,

les moments à saturation n

déduits de nos

expériences

(moments

expérimentaux)

sites

A,

qui

sont

occupés

par les ions

Fe+~-+,

les autres ions trivalents et

bivalents,

à

égalité,

se

répartissent

au hasard sur les sites B.

Enfin,

dans la structure mixte une certaine fraction seulement des ions trivalents occupe les sites A.

On

peut

donc concevoir un passage continu de la structure normale à la structure inversée. "°

Fig. 6.

les

points

de Curie

0/

ainsi que les valeurs

TABLEAU IV.

Nous n’avons fait

figurer

dans ce tableau que

les ions

qui

conduisent à des ferrites inverses très

stables,

c’est-à-dire dont l’aimantation n’est pas

fonction,

dans de très

larges

limites,

des traite-ments

thermiques,

et

qui,

par

conséquent,

sont caractérisés par la valeur de n,

indépendamment

de toute autre

hypothèse.

Nous allons discuter de ces différentes valeurs.

Des mesures récentes

[9]

sur la détermination du facteur de

Landé,

par la méthode de la résonance

ferromagnétique,

ont donné pour le ferrite de nickel

qui

a servi à nos mesures g = 2,22. D’autres

(6)

mono-243 cristal - ce

qui

a

permis

de tenir

compte

de l’énergie

magnétacristalline

- conduisent

à g

=

2,in. On

peut

donc attribuer l’excès du moment

expé-rimental

(2~0

sur le moment

prévu

(2

à une fraction de moment orbital.

D’autres mesures

effectuées,

sur le ferrite de

cobalt,

n’ont pas

permis

la détermination

précise

de g

à cause de la bande de résonance

trop

large

Fig. 7.

En ce

qui

concerne l’ion

Fe--,

l’accord est excel-lent entre le moment

théorique prévu

et le moment

expérimental.

Par contre, le moment de l’ion lVln++ s’écarte

nettement de la valeur

prévue

de 5 p.

Des mesures

[10],

effectués sur l’échantillon de

Fe,O,MnO ayant

servi à nos mesures, ont donné g =

1 ,997 £

0,003,

donc avec une très bonne

appro-ximation g

= 2.

Comme on

pouvait s’y

attendre,

dans l’état

fon-damental

6S@

les ions n’ont

qu’un

moment de rotation et pas de moment orbital.

Ce

résultat, secondairement,

confirme la valeur des mesures de résonance

ferromagnétique.

On

peut

se demander

si,

malgré

toutes les

pré-cautions

prise,

notre

préparation

est correste. Les résultats

qui

vont suivre

permettent

de lui accorder

un

grand

crédit.

2. Substitution des ions bivalents

[11].

- Cette

grande

stabilité dans

l’arrangement

des ions

Min++,

Ni--- nous a conduit à étudier les

systèmes

mixtes

(Fe203,

NiO,

MnO),

Cot),

NiO),

CoO,

NiO).

Cette étude est

particulièrement importante.

En

effet,

si le schéma

théorique

de Néel est correct, le moment des ions Fe--+--++ n’intervenant pas, nous

devons trouver un moment

qui

ne

dépend

que des

ions

Nn+-, Co~--~-,

Ni+--’-. En faisant varier les

pro-portions respectives

de ces

ions,

nous

disposerons

par suite de

l’importance

de

l’énergie

magnétocris-talline de ce ferrite. Ces mesures seront

reprises

sur des monocristaux.

Pourtant l’étude des sels

paramagnétiques

de cobalt

permet

d’envisager,

comme pour le ferrite

de

nickel,

un moment orbital

important;

mais seule la connaissance de la valeur

de g

apportera

une

preuve définitive.

Fig. 8.

ainsi d’autant de

possibilités

de

recoupements

que

nous désirerons.

Les substitutions entre les ions

Mn.+,

Co++,

Ni+- se font en toutes

proportions

(entre

les ferrites

simples

nous n’avons observé que des

phases

uniques).

Les résultats relatifs au

système

(Fe,O,,

NiO,

MnO)

sont

reproduits

dans le Tableau V.

Les moments calculés ont été obtenus à

partir

des valeurs

expérimentales

des ferrites

simples,

c’est

..

1 3 2, /i0 -;- 4,60 ainsi .

que, par

exemple :

3,5o

pB

== 2

.

2

TABLEAU V.

Le Tableau V et la

figure 7

permettent

de tirer immédiatement la conclusion suivante : seuls inter-viennent les ions Ni++ et avec leur momenl propre, de

plus,

ces mesures confirment les moments des ferrites

simples

de Ni et de Mn.

La

figure

8 montre que les

points

de Curie varient linéairement

depuis

(Fe203’

NiO)

jusqu’à (Fe20s,

(7)

A ces

résultats,

nous

ajouterons

ceux obtenus sur

le ferrite mixte Le moment

expérimental

est de

3104

(6x,0=72.5)

et le moment

calculé 3,70 + 2,40 =

3,o5 03BCB.

2

Ce résultat confirme la conclusion

précédente

et le moment

3,70

JIB du ferrite de cobalt..

Le

point

de Curie de ce ferrite mixte étant à 55ooC se

place

sur la droite

joignant

les

points

de Curie des deux ferrites

simples.

Enfin,

nous avons étudié le ferrite

triple

(Fe2Û3,

Les résultats sont les

sui-vants : moment

calcule:’ ’3.’

=

3,5703BCB

moment

expérimental :

3,56

«(1 ~.O

=

85,4).

Donc, même dans le cas d’un

f errite triplement

substitué,

nous aboutissons encore à la même conclusion et nous

con firmons

une nouvelle

f ois la

valeur des moments des ions

NIn---, Co++,

Ni--.

Fig. 9.

a. Substitution des ions lrivulenls -- Ces

résultats étant

acquis,

il était intéressant pour la connaissance du mécanisme de

substituer,

non

plus

des ions

1~I+~,

mais des ions trivalents par d’autres ions

trivalents,

Al--- par

exemple.

C’est ainsi que nous avons étudié les

propriétés

magnétique

des ferrites substitués

Nous avons constaté une variation linéaire et

négative

du

mornent. ,

J

(8)

substi-245

tution d’un ion par un ion Al+++ provoque une baisse de moment de l’ordre de 3

Nous formulerons

l’hypothèse

suivante pour le

justifier.

L’ion AI se

place

dans une cavité

octaé-drique

(site

B),

il

prend

ainsi la

place

d’un ion Fe~+ 1-.

Les ions Fe-1--- et Fe++ étant alors

disposés

antipa-rallèlement donnent un moment résultant de 5 -

4=i

d’où une diminution de moment

de 3 pj>. ~

On aboutirait d’ailleurs au même résultat si

l’ion Al+++

prenait

la

place

d’un ion Fe++ car alors

l’ion Fe++ se

placerait

sur un site A et

antiparallèle-ment avec un ion Fe~-~+.

La substitution d’un ion Cr+++ à un ion Fe-1--,---l-conduit aussi à une baisse de moment, ces travaux sont en cours.

L’étude snr la Substitution des ions trivalents,

aboutit donc à des résultats

qui

s’interprètent

aussi dans le cadre du schéma

envisagé.

4. Substitution des ions bivalent

Mn~ Co++,

Ni++

par le

Zinc

[1,

2,

3].

- Nous utiliserons les

résultats des Tableaux

I, II,

III.

La

figure

g

reproduit

les variations de n en

fonc-tion des titres moléculaires en

MnO,

CoO,

NiO

[2].

Fig. 10.

5.

Étude

aux rayons X des

ferrites

mixtes de

nickel et de zinc

[13].

- Nous

avons

entrepris

cette étude afin de

préciser

si

possible

par des mesures

directes,

la distribution des ions Ni---- et Zn-- sur

les différents sites.

La

figure 1o représente

la valeur de l’arête du cube élémentaire en fonction de la

composition

moléculaire. On

peut

constater

qu’elle

varie linéai-rement

[13 bis]

et conclure à un passage

progressif

du ferrite inverse au ferrite normal.

Nous constatons que les droites

passant

par les

premiers points figuratifs

des

moments,

s’extra-polent

très exactement à 10 pour les ferrites

mixtes de

manganèse

et de cobalt.

Les

points expérimentaux

se

placent

sur cette

droite

jusqu’à

des titres moléculaires de 6,) pour 100

environ en MnO et CoO.

En ce

qui

concerne le

système (Fe,O,,

NiO,

ZnO),

la droite est moins bien

définie,

mais elle n’infirme pas la valeur de 10

Ces

propriétés, jusqu’au

titre de 65 pour z o0

moléculaire

environ,

trouvent encore leur

explication

dans le schéma

envisagé.

En

eff et,

les ions

Zn++,

qui

ont tendance à former des ferrites normaux, se

placent

sur les sites

tétraédriques

A et les ions Fe+-+-+

prennent

la

place

des ions Ni+T sur les sites

octaé-driques

B. Le

bilan,

du

point

de vue moment, est alors le suivant : pour un ion Ni’ -

substitué,

on

perd

3,4o

puisque

l’ion Zn++ n’a pas de

moment;

mais les deux ions Fe+~~ ont alors leur moment

parallèle,

d’où

extrapolation

à

(5

+

5)

= 10

Nos résultats confirment donc cette

hypothèse

et,

de

plus,

permettent

d’attribuer à l’ion Fe+++ un

moment de 5 ,uB, ce

qui

est aussi conforme à la valeur

de g

mesurée sur le ferrite

(Fe20l,

MnO).

Fig. 11.

La

figure

I I

représente

le

rapport

des intensités

des raies

(220)

à

(400).

Soit p le titre moléculaire

en

nickel,

x1 la

proportion

des ions Ni++ dans les

cavités

octaédriques (sites B)

et x2 la

proportion

des ions Zn+- dans ces mêmes cavités.

La courbe

I,

obtenue par le

calcul,

correspond

au cas xi =

i, x2 = o. La courbe II

représente

les

résultats

expérimentaux.

Les mesures des intensités des raies d’un seul

diagramme

ne

permettent

pas de

préciser

(9)

tement la structure d’un ferrite mixte et de

calculer x1

et X2’

Cependant,

on

peut

tirer de ces

résultats les- conclusions suivantes :

Lorsque

p varie de i oo à environ 65 pour 100, les

points expérimentaux

se trouvent au-dessus . de la courbe

I,

ou à la

limite, compte

tenu de toutes les causes

d’erreur,

se

placent

sur elle. On

peut

montrer que, dans ce cas, on a nécessairement a ! I , c’est-à-dire

qu’une

certaine

proportion

des ions

Ni--pourrait

occuper les sites A.

Nous

choisirons Xl

=

i, car la valeur

de g

permet

d’interpréter

le moment du ferrite de nickel sans

l’hypothèse supplémentaire

d’ions Ni-- sur les

sites A.

Lorsque

p varie de o à 65 pour 100, les

points

expérimentaux

sont nettement au-dessous de la courbe I. On

peut

montrer que l’on a dans ce

cas x2 > o, c’est-à-dire

qu’une

certaine

proportion

d’ions Zn~-~-- occupe les sites B.

Indépendamment

de toutes autres

hypothèses,

le fait que des ions Zn--

occupent

des sites B

permet

d’expliquer qualitativement

la dimunition du moment

magnétique

que nous observons sur la

figure

9 par

rapport

à la droite

extrapolée.

L’ion Zn"+

prend

en effet la

place,

soit d’un ion

Ni++,

soit d’un ion

Fe-+-,

ce

qui

se traduit par une variation

de - 2 ou de

- 5 f1-J3.

Mais nos études en cours sur ce

sujet

apporteront

nous

l’espérons, plus

de

précision

dans ce mécanisme

de substitution.

6. Ferrites

simples

et mixtes de

magnésium

et de zinc

[14].

- Les ferrites de

magnésium

revêtent

un intérêt

particulier

car l’ion

Mg--

n’est pas

magnétique

et le ferrite est

ferromagnétique.

Si l’on admet pour ces matériaux la structure à

ioo pour 100 inverse

qui

a été

publiée

[15],

le schéma

ionique

confirmé

jusqu’ici

par tous nos

résultats serait en défaut. En

effet,

l’ion

occu-perait

un site B et nous avons montré

expérimenta-lement que seuls les ions M++ distribués sur le-sites

B,

contribuaient au

ferromagnétisme.

D’autre

part,

nous avons constaté que le moment de ce ferrite

dépendait

de la

température

de

prépa-ration ;

le moment est d’autant

plus

grand

que la

température

de

préparation

est

plus

élevée

(les

conditions de bonne définition étant bien entendu

remplies).

Nos résultats sont traduits

(fig.

12).

Les traits verticaux

précisent,

pour

chaque pourcentage,

les limites de variations des moments. C’est ainsi que, pour le ferrite

simple,

ces limites sont I,o et

Nous n’avons pu obtenir un ferrite

possédant

un moment inférieur à I,o

En ce

qui

concerne les

points

de Curie de ce

même

ferrite,

ils s’échelonnent entre 350° C et

(on

ne

peut

donc

parler

d’un

point

de Curie d’un ferrite de

magnésium

sans définir le

pourcentage

de ferrite inverse

qu’il

renferme).

Enfin il semble que l’on obtienne une

extrapola-tion à 10 en réunissant les

points représentant

les moments minima de

chaque

pourcentage

du début de la courbe

(voir figure).

Fig~ 12.

Des mesures d’intensité de raies ont été

entre-prises

afin d’établir les relations entre la consti-tution du ferrite et le moment. Les résultats sont

donnés par le Tableau

VI;

ils se

rapportent

au

ferrite

simple (Fe,O,, MgO).

Chacun des numéros

correspond

à un échantillon différent.

TABLEAU VI.

Quelles

conclusions

peut-on

en tirer ?

Qualitativement,

le moment est d’autant

plus

élevé que le ferrite contient moins de ferrite inverse

(c’est-à-dire

qu’il

y a moins d’ions

Mg+-

sur les

sites

B).

Ceci est d’accord avec le schéma

ionique.

En effet

un ion

occupant

un site A en structure

nor-male,

entraîne le passage d’un ion Fe~- d’un site A

sur un site

B;

il en résulte une

augmentation

de 5 + 5 = 10 jaij par suite du

parallélisme

des deux

ions Fe++-+--.

20 Nous ne pouvons

affirmer,

pour le moment, que le ferrite donnant le minimum de moment soit totalement

inverse,

car il y a des

points

aber-rants.

(10)

247

côté une cause d’erreurs

systématiques,

à savoir le facteur de correction du à

l’absorption

dans

l’échantillon;

nous pensons

pouvoir

le rendre

négli-geable,

en améliorant la

préparation

de ceux-ci. A

titre d’indication nous estimons que dans le cas le

plus

défavorable cette correction

peut

atteindre

10

%

sur la teneur en ferrite inverse.

Nos résultats n’infirment donc pas la

présence

de

10%

de ferrite inverse

qui justifierait

le moment de 1,0 Nous ne tirerons des conclusions

défi-nitives

qu’après

l’étude actuellement en cours sur

l’influence du facteur

d’absorption.

Enfin,

on

peut

interpréter l’extrapolation

à 10 jaja en admettant que, pour les valeurs limites infé-rieures des moments, les

pourcentages

en ferrite inverse sont

identiques

(dans

l’hypothèse,

non encore

certaine,

d’une fraction de ferrite

inverse).

7. Ferrite de zinc. - Le ferrite de zinc était donné

comme ferrite normal et

paramagnétique.

Nous avons constaté que ce

ferrite,

suivant les

conditions de

préparation, pouvait

être

ferromagné-tique,

avec un moment

atteignant

o,g

Nous étudions la distribution

ionique

en fonction

du moment,. Cette étude est en cours.

Annexe I. - Nous

rappellerons

que nous avons

proposé

en

1943,

pour

expliquer

le moment à satu-ration du

composé

défini

lVIn2Sb,

un mécanisme

d’antiferromagnétisme analogue

à celui donné par Néel pour les ferrites

[16].

Cette étude étant peu connue parce que non

imprimée

dans un

pério-dique scientifique,

nous en

reproduisons

ici les

grandes lignes.

Fig..3.

La

figure

I3

précise

la

disposition

des ions

man-ganèse.

Nous avons

désigné

par

Mn1

les ions

dispo-sés dans le

plan (ooi)

pour les

distinguer

des

Mnl1

non situés dans les

plans

de base.

Chaque

ion

Nnl

possède

quatre

voisins

Mn,

à une distance

de

di

=

2,88 Â

et

quatre

autres voisins

lB1nI1,

situés

à une distance de

d2

=

2,70 ~.

Les

Mnl1 qui

sont

disposés

dans deux

plans

équidistants

du

plan

de base ne

possèdent

que

quatre proches

« voisins », les

Mni,

situés à

d2

=2,70_1

La distance 2,70

~,

d’après

nos résultats sur les

alliages

de

manganèse,

conduisait à des inter-actions

négatives.

Nous avions donc émis

l’hypo-thèse que les

Mn1

et les

Mn11

étaient

disposés

anti-parallèlement

et se trouvaient dans les états

res-pectifs :

3 d 7 et 3

d5,

@ ce

qui

donnait un moment résultant de i ,uB par atome de

manganèse

de la

molécule,

le moment

expérimental

étant de

Cette

hypothèse

était

étayée

par la loi de

varia-tions de l’aimantation

spontanée )

=

f ~

j

et par la courbure du

graphique

(

,

T).

z

Nous avions

également envisagé

de

l’antiferro-magnétisme

dans les solutions solides de Mn dans les

composés

définis MnSb et MnAs en

particulier

pour

expliquer

la baisse de moment

[17].

Nous

avions

supposé

que

les, moments

des ions entrant en

solution,

se

disposaient antiparallèlement

par

rapport

à ceux des

composés

définis MnSb et MnAs et

possédaient

un moment

également

différent. Nous

pourrions

citer d’autres

exemples,

mais

nous réserverons une étude

spéciale,

basée sur nos

recherches,

à cet

antiferromagnétisme

très

fréquent.

Remarque

de M. Foëx. - Au

point

de vue

para-magnétique,

le ferrite de

magnésium

se

comporte

comme un ferrite totalement inversé. Il

paraît

difficile d’attribuer le moment

ferromagnétique

de un

magnéton

de Bohr à un défaut d’inversion.

Réponse

de M. Guillaud. -- Avec un défaut

d’inversion de

10%

le moment doit être de un

magneton

de Bohr. L’étude aux rayons X montre

qu’il

peut

en être ainsi.

Remarque

de M. ,Néel. - Les

expériences

de Pauthenet montrent que l’aimantation à satu-ration des ferrites de

magnésium trempés dépend

de la

température

de

trempe

selon la loi

thermody-namique qui régit l’équilibre

des ions

Mg+-

sur

les deux

catégories

de sites mises à leur

disposition.

Ces

expériences

prouvent

qu’il

y a

toujours

défaut

d’inversion dans ce ferrite.

Réponse

de M. Guillaud. - Les résultats que nous avons

publiés

ci-dessus sur les ferrites de

magnésium

donnent pour les différents

pourcentages

en

Mg 0,

les

limites de variation des moments. Le moment

dépend

de la

température

de

préparation

du ferrite.

Remarque

de 1B11. E. W. Gorter. ---- Il faut se méfier

(11)

sur le ferrite de

magnésium

et le ferrite de cuivre. Aux

températures

élevées où sont faites les mesures

les ions

Mg

ou Cu sont

susceptibles

de

migrer

des sites

tétraédriques

aux sites

octaédriques

ou

vice-versa. Pouvez-vous d’autre

part

expliquer

les désaccords entre les

figures

1 o et i i ? Des travaux de

Verwey

et autres, on s’attend à ce que la

migra-tion d’un ion MeTT du site B au site A soit

accom-pagnée

d’un

changement

d’arête du cube élémen-taire de l’ordre de 0,06 ~. On s’attendrait alors à trouver le même

comportement

dans la

figure

10

et la

figure

11. ..

Réponse

de M. Guillaud. - Nous

pensons que ces

deux

figures

ne sont pas contradictoires. Nous estimons que la

précision

avec

laquelle

nous avons

déterminé la valeur de l’arrête laisse subsistée des

erreurs

expérimentales plus grandes

que celles que

l’on

pourrait

attendre d’une interversion des ions Zn-- et

Fe+~--+-,

hypothèse

que la considération des intensités de raies

permet

d’envisager.

Remarque

de M. Weil. - Nous

avons réussi par une

trempe

énergique

à faire passer la

magnétostriction

longitudinale

du ferrite de cobalt

qui

est habiuel-lement de 2013160.10"’’ ’> à

la valeur +

C’est le

premier

ferrite pour

lequel

on

signale

une

magnétostriction positive,

en dehors de la

magnétite.

Réponse

de Guillaud. - M. Vautier a

également

mis en évidence des

magnostructures

positives

de cet ordre de

grandeur

pour les ferrites de Cobalt et tout

particulièrement

suivant l’axe

privilégié

dans le cas

d’un ferrite orienté.

BIBLIOGRAPHIE.

[1] GUILLAUD Ch. et CREVEAUX H. 2014 C. R. Acad. Sc.

1950, 230, 1459.

[2] Voir également pour cette étude particulière GORTER E. W. 2014 C. R. Acad. Sc., 1950, 230, 188.

[3] GUILLAUD Ch. et Roux Mme. 2014 C. R. Acad. Sc., 1949, 229, 1133. [4] NÉEL L. - Ann. Physique, 1948, 1, 138. [5] NÉEL L. - C. R. Acad. Sc., 1950, 230, 190. [6] NÉEL L. 2014 C. R. Acad. Sc., 1950, 230, 375. [7] NÉEL L. - Ann. Inst.

Fourier, 1949, 1.

[8] GUILLAUD Ch. -Résultats non encore publiés.

[8’] GUILLAUD Ch. et CREVEAUX H. 2014 C. R. Acad. Sc.,

1950, 230, 1256.

[9] YAGER, KITTEL, MERRIT et GUILLAUD. Résultats non encore publiés.

[10] YAGER,

KITTEL,

MERRIT et GUILLAUD. 2014 Phys. Rev., 1950, 79, n° 1, 181.

[11] GUILLAUD Ch. - Résultats

non encore publiés.

[12] GUILLAUD Ch. et MICHEL. 2014 J. de Physique, 1951, 12, n°1, 65.

[13] SAGE M. et GUILLAUD Ch. 2014 C. R. Acad.

Sc., 1950. 230, 1751.

[13 bis] Variation trouvée également par Forestier et Bénard.

[14] GUILLAUD Ch. et SAGE M. - Résultats non encore

publiés.

[15] VERWEY E. J. W. and HEILMANN E. L. 2014 J. Chem.

Phys., 1947, 15, 4, 174-180.

[16] GUILLAUD Ch. - Thèse, Strasbourg, 1943,

p. 115.

[17] GUILLAUD Ch. 2014

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