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Les particules magnétiques se mettent en rang


Les particules magnétiques se mettent en rang

Des efforts soutenus, à la confluence de la chimie, de la physique et de la science des matériaux visent à développer des systèmes hybrides nanostructurés composés de nanoparticules avec des propriétés intéressantes (optiques, magnétiques, catalytiques etc.) dispersées dans une matrice organique. Dans ce contexte, la perspective de contrôler simultanément la position et l’orientation des particules, de manière fine et reproductible, présente un intérêt majeur.

 

Une équipe du Laboratoire de physique des solides, en collaboration avec des chimistes de l’Université Paris VI a réalisé un pas important en cette direction en formulant un matériau contenant des nano-bâtonnets magnétiques d’oxyde de fer confinés entre les couches d’une phase lamellaire de tensioactif non-ionique. Les particules forment une phase nématique (localement, elles sont toutes parallèles entre elles) et l’empilement des lamelles de la matrice leur impose un ordre de position en couches, comme on a pu le montrer par une étude détaillée par la diffusion des rayons X aux petits angles, menée au synchrotron ESRF de Grenoble. Du fait de l’ordre nématique préexistant, les bâtonnets s’alignent très bien sur des champs magnétiques faibles, comme illustré dans la figure.

 

 

Figure : Images de microscopie optique (entre polariseurs croisés) et clichés de diffusions des rayons X aux petits angles pour le système hybride. A gauche : en champ nul, la texture de la phase nématique de bâtonnets est désordonnée. A droite : l’application d’un champ magnétique très faible, de 50 mT (un vingtième du champ maximum d’un aimant permanent), aligne parfaitement les particules, ce qui conduit à l’extinction de la texture en microscopie optique (à l’exception de quelques traits brillants, signes distinctifs de la phase lamellaire sous-jacente) et à un cliché de rayons X présentant des lobes perpendiculaires au champ. Le détail montre la structure microscopique de la phase.

 

Ce système hybride pourrait trouver des applications pratiques dans la synthèse de matériaux stimulables, de mémoires magnétiques à haute densité etc. D’un point de vue plus fondamental, il permettra d’étudier la transition entre une phase nématique à trois dimensions (dans le volume) et une phase nématique à deux dimensions (dans le plan des couches).

 

Contact : Doru Constantin (constantin@lps.u-psud.fr)

 

Référence :

Lyotropic Lamellar Phase Doped with a Nematic Phase of Magnetic Nanorods, Doru Constantin, Patrick Davidson, and Corinne Chanéac Langmuir 26, 4586-4589 (2010).

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/la100045r

Preprint http://hal.ccsd.cnrs.fr/ccsd-00460916