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PSOM

27 mars 2017

Physique et Structures d’Oxydes Magnétiques (PSOM)

L’équipe PSOM regroupe des chercheurs de profils différents (plutôt « chimistes » ou plutôt « physiciens »), dont l’approche commune vise à établir et tenter de comprendre le lien entre les caractéristiques cristallochimiques de matériaux (essentiellement des oxydes à l’heure actuelle) et leurs propriétés physiques (magnétiques, électriques et thermiques, pour l’essentiel).

Recherche candidat pour Thèse démarrant en Sept 2017

Membres de l’équipe

- Y. Bréard MCF

- V. Caignaert PR2

- A.C. Dhaussy MCF

- B. Gonano Doctorant*

- A. Guesdon MCF

- V. Hardy DR2

- S. Malo PR2

- C. Martin DR1

- N. Matsubara Doctorante**

*Sujet de thèse : « Magnétisme dans des nouveaux oxysulfates de fer en couches » Encadrant : Y.Bréard

**Sujet de thèse : « Trirutiles et propriétés multiferroiques ; exploration de tellurates » Encadrant : C. Martin

Nos activités couvrent un large spectre, allant de la synthèse de nouveaux composés jusqu’à l’interprétation de leurs propriétés physiques.

– Nous travaillons sur des matériaux « massifs », échantillons polycristallins ou monocristaux.
– Les caractérisations cristallochimiques sont réalisées en combinant des techniques de diffraction (RX, électrons, neutrons), de spectroscopies (ex : Mössbauer, EDS) et d’analyses (ex : ATG, DSC), avec une place particulière accordée aux microscopies (transmission et balayage).
– Les caractérisations physiques que nous utilisons en premier lieu sont des mesures de susceptibilité magnétique, aimantation, capacité calorifique, et réponse électrique (résistivité, constante diélectrique, polarisation, etc).
– Ces techniques sont très souvent combinées à des expériences de « grands instruments », comme la diffraction neutronique pour la détermination de structures magnétiques.

Les oxydes sont au cœur de nos activités, car nous sommes principalement intéressés par les comportements magnétiques relevant d’une approche localisée, c’est-à-dire où les interactions vont être de type super-échange, échange direct, double échange, etc. A ce titre, d’autres familles de matériaux comme les sulfures peuvent rentrer dans le champ de nos investigations. Le magnétisme de nos composés est associé à la présence d’ions de métaux de transition (essentiellement 3d mais aussi 4d et parfois 5d) et/ou de lanthanides (4f). Nous privilégions des configurations où les interactions sont suffisamment fortes pour pouvoir donner lieu à des mises en ordre sur le domaine de température correspondant à nos moyens d’étude (typiquement 2 - 400 K). Ces mises en ordre vont correspondre aux différents degrés de liberté qui sont en compétition dans ce type de matériaux : spins (transitions magnétiques, états de spin), charges (ordre de charge, transitions de type isolant-métal), réseau (transitions structurales), et orbitales (un vecteur essentiel entre spin et réseau dans ces matériaux). Même s’ils ont souvent tendance à s’opposer aux mises en ordre à longue portée, nous nous intéressons aussi aux effets de désordre, de dilution et de frustration (topologie du réseau ou des interactions), généralement dans une optique plus fondamentale.

Types de composés
Pérovskites (ex : Bi1-xSrxFeO3-δ), Spinelles (ex : FeV2O4), Delafossites (ex : CuCrO2), Swedenborgites (ex : CaBaCo4O7), α-ACr2O4 (A = Ca, Sr, Ba) et β-CaM2O4 (M = Cr, Fe, Mn, Sc), Double pérovskites distordues (ex : CaMn7-xCuxO12), Double pérovskites ordonnées (ex : NdBaMn2O6 Ferrites de type 2201 et 2212 (ex : Sr2B3O6.5-δ avec B = Fe,Co,Ga), Ferrites de type RFe2O4 (ex : LuFe2O4+δ), Borates (ex : Fe3-xMnxBO5), Wolframites (ex : MnWO4) , Alliages d’Heusler (ex : Ni-Co-Mn-Sn), Ferrites de type Ba2RFeO5, etc

Types de propriétés
Il peut s’agir de comportements physiques ayant un intérêt purement fondamental (ex : basse dimensionnalité, frustration géométrique etc), ou de propriétés pouvant aussi avoir un intérêt applicatif (ex : effets multiferroïques et magnétocaloriques). Même pour ces dernières cependant, notre approche reste centrée sur l’étude de l’origine des comportements observés (corrélations structures-propriétés), une démarche qui conserve un caractère « fondamental » à nos études, tout en permettant de fournir un « guideline » pour l’optimisation des propriétés en question.

Quelques Exemples

Illustrations

- Illustration Manganites

- Illustration_AM2O4

- Illustration Delafossite

Exposés

- Development of a magnetocaloric oxide to be used in a magnetic refrigeration device

- Coupled valence and spin state transitions resulting frome an interplay between Pr and Co in oxide

- Ordering process and ferroelectricity in a spinel derived from FeV2O4

- Derivation of the heat capacity anomaly at a first-order transition by using a semi-adiabatic relaxation technique

- Magnetic couplings and spin ordering in layered chromites of the series a-ACr2O4 with A=Ca/Sr/Ba

- Calorimetric investigation of the magnetocaloric effect in Ni45Co5Mn37.5In12.5

Posters

- Interplay between 3d-3d and 3d-4f interactions at the origin of the magnetic ordering in the Ba2LnFeO5 oxides

- Random dilution effects in 1D spin system CaCr2-xScxO4

- Fe3-xMnxBO5 (0 ≤ x ≤ 3) : Structures and physical properties

- Giant magnetoelectric coupling in CaBaCo4O7 oxides

- Precession Electron Tomography and Neutron Diffraction for Solving a Complex Layered Iron Oxysulfate Structure

- LuFe2O4+Δ : from magnetism to oxygen storage

- Magnetocaloric effect and magnetic refrigeration

- Spin dynamics in the triangular lattice compound Α-SrCr2O4

Sélection d’articles : 2016

- Exchange bias training effect in phase separated polycrystalline Sm0.1Ca0.7Sr0.2MnO3
V. Markovich, I. Fita, A. Wisniewski, R. Puzniak, C. Martin, G. Jung, G. Gorodetsky
MATERIALS CHEMISTRY AND PHYSICS 184, 49 (2016)

- Magnetization reversal in mixed ferrite-chromite perovskites with non magnetic cation on the A-site
O.V. Billoni, F. Pomiro, S. A Cannas, C. Martin, A. Maignan and R. E Carbonio
JOURNAL OF PHYSICS-CONDENSED MATTER 28, 476003 (2016)

- Spin reorientation, magnetization reversal, and negative thermal expansion observed in RFe0.5Cr0.5O3 perovskites (R = Lu, Yb, Tm)
F. Pomiro, R. D. Sánchez, G. Cuello, A. Maignan, C. Martin, and R. E. Carbonio
PHYSICAL REVIEW B 94, 134402 (2016)

- Unusual Relaxor Ferroelectric Behavior in Stairlike Aurivillius Phases
G.Steciuk, P. Boullay, A. Pautrat, N. Barrier, V. Caignaert, and L. Palatinus
INORGANIC CHEMISTRY 55, 8881 (2016)

- Structural and magnetic properties of ZnxMn3-xO4 spinels
L. Nadherny, M. Marysko, D. Sedmidubsky and C. Martin
J. Magn. Magn. Mater. 413, 89 (2016)

- Phase transitions and magnetic structures in MnW1-xMoxO4 compounds (x <= 0.2)
V. Hardy, C. Payen, F. Damay, L. Meddar, M. Josse, and G. André
JOURNAL OF PHYSICS-CONDENSED MATTER 28, 336003 (2016)

- Modulated spin helicity stabilized by incommensurate orbital density waves in a quadruple perovskite manganite
R. D.Johnson, D.D.Khalyavin, P. Manuel, A. Bombardi, C. Martin, L.C.Chapon and P.G. Radaelli
PHYSICAL REVIEW B 93, 180403 (2016

- Robustness of Antiferromagnetism and Pyroelectricity in AgCr1-xRhxS2
E. Pachoud, F. Damay, C.Martin, N. E. Mordvinova, O. I. Lebedev, and A. Maignan
Chem. Mater. 28 , 1816 (2016)

- Gigantic effect of iron doping upon magnetism in the “114” magnetoelectric CaBaCo4O7
Md. Motin Seikh, Asish K. Kundu, V. Caignaert, and B. Raveau.
JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS 656, 166 (2016)

- Searching for new thermoelectric materials : some examples among oxides, sulfides and selenides
S. Hébert, D. Berthebaud, R. Daou, Y. Bréard, D. Pelloquin, E. Guilmeau, F. Gascoin, O. Lebedev and A. Maignan
JOURNAL OF PHYSICS-CONDENSED MATTER 28, 013001 (2016)