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Comment la couche de protection modifie l’aimantation de nanoparticules magnétiques.

21 septembre 2009

LMPQ - UMR 7162 , IPCMS - UMR 7504

L’une des voies envisagées pour augmenter les capacités de stockage des supports magnétiques d’information est de réduire la taille des particules aimantées qui les constituent. Pour protéger de l’oxydation les nanograins magnétiques ainsi réalisés, on les enrobe d’une fine coquille de protection. Bien que non magnétique, cette couche de protection modifie considérablement le magnétisme des grains. Des physiciens de l’équipe de microscopie à effet tunnel du laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques ont analysé ce phénomène et montré que ce sont les déformations mécaniques induites dans le cœur magnétique par la coquille de protection qui bloquent leur aimantation. A long terme, une ingénierie contrôlée de ces contraintes pourrait permettre de réaliser des nanostructures magnétiques de quelques centaines d’atomes magnétiquement stables jusqu’à température ambiante.

Les physiciens du laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantique ont fait croître des nanoparticules spontanément organisées de cobalt sur un substrat d’or. Tout en mesurant l’aimantation de ces nanograins de cobalt, ils les ont progressivement recouverts d’une couche d’atomes d’or. Le résultat de ces mesures, associé à une analyse en dynamique moléculaire réalisée en collaboration avec l’Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg, a montré que la coquille d’or induisait des déformations importantes du cœur de cobalt, à l’origine de la modification du magnétisme. Cette découverte met en évidence le rôle crucial des contraintes d’épitaxie sur le magnétisme dans les systèmes cœur-coquille. Elle relance le débat par rapport à des modèles qui semblaient communément admis pour expliquer le magnétisme des nanostructures et qui s’appuyaient uniquement sur des effets d’interface.

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Image STM en vue tridimensionelle (50 nm) d’un réseau de nanostructures de cobalt auto-organisées (îlots blancs) entourées d’une coquille d’or (zones rouge et turquoise). Chaque niveau a la hauteur d’un atome, soit environ 0.2 nanomètre.

En savoir plus

Dominant Role of the Epitaxial Strain in the Magnetism of Core-Shell Co/Au Self-Organized Nanodots, Y. Nahas1, V. Repain1, C. Chacon1, Y. Girard1, J. Lagoute1, G. Rodary1, J. Klein1, S. Rousset1, H. Bulou2 and C. Goyhenex2, Phys. Rev. Lett. 103, 067202 (2009).

Contact chercheur

Vincent Repain, Maître de conférence, vincent.repain univ-paris-diderot.fr
Sylvie Rousset, Directrice de recherche, sylvie.rousset univ-paris-diderot.fr

Informations complémentaires

1Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques (MPQ), Unité Mixte de Recherche 7162 :

Site du laboratoire : http://www.mpq.univ-paris-diderot.fr/

2Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS), Unité Mixte de Recherche 7504 :

Site du laboratoire : http://www-ipcms.u-strasbg.fr

Contact INP

Jean-Michel Courty, jean-michel.courty cnrs-dir.fr
Karine Penalba, karine.penalba cnrs-dir.fr