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Archives 2012 "A la Une"

Le CRISMAT dans un LABEX

Porté par le CNRS, le LABEX, projet EMC3 fédère 6 unités mixtes de recherche normande : 4 laboratoires caennais (CIMAP, CRISMAT, LCMT et LCS) et 2 laboratoires rouennais (CORIA, GPM) ainsi que le laboratoire LOMC du Havre qui est associé au projet .




Le CRISMAT recrute

Professeur en 33ème section en Chimie du Solide et en Sciences des Matériaux

Recherche

Le laboratoire CRISMAT (Cristallographie et Sciences des Matériaux), Unité Mixte de Recherche entre le CNRS et l’ENSICAEN, est composé de 120 personnes. Son principal domaine d’activité est la synthèse de nouveaux matériaux pour créer de nouvelles fonctionnalités notamment pour le domaine de l’énergie (conversion). Le laboratoire coordonne le laboratoire d’excellence normand EMC3 (Energy Materials and Clean Combustion Center). Le candidat retenu rejoindra une des deux équipes nouveaux matériaux du laboratoire.

Les candidats au poste de Professeur de l’ENSICAEN devront avoir fait la preuve de compétences reconnues dans le domaine de la Chimie du Solide en ayant obtenu une thèse et des publications scientifiques de premier rang en Sciences des Matériaux. Les candidats devront, en particulier, avoir de bonnes compétences dans la recherche de nouveaux composés inorganiques à structures originales présentant des propriétés physiques remarquables. Une expertise dans des voies de synthèse originales pour découvrir de nouveaux matériaux pour l’énergie, complétée par une parfaite maîtrise de la cristallographie pour la résolution structurale à partir des diffractions de RX et/ou électronique, sera particulièrement recherchée. Un savoir faire dans l’étude des propriétés physiques de ces matériaux sera également apprécié.

Laboratoire CRISMAT, UMR 6508 CNRS / ENSICAEN

Contact : Antoine Maignan , Directeur du CRISMAT

Enseignement  :

Chimiste du solide, le Professeur recruté interviendra sur les trois années du cycle ingénieur de l’ENSICAEN au sein de la spécialité Matériaux-Chimie. Il sera principalement chargé de cours magistraux, mais pourra intervenir au niveau des travaux dirigés et éventuellement à celui des travaux pratiques. Il devra participer à l’encadrement de projets et de stages des élèves ingénieurs. 

Son domaine d’intervention se situera au niveau de l’enseignement général de la chimie de l’état condensé et plus particulièrement dans la thématique des matériaux pour l’énergie.

De manière plus générale, le professeur recruté devra s’impliquer activement dans le fonctionnement de l’école en relation avec le Directeur des Etudes et devra participer à l’évolution de l’offre de formation.

 Contact : Pr Jean-François HAMET, Directeur Général Adjoint de l’ENSICAEN

Matériaux pleins d’avenir

La Normandie labellisée laboratoire d’excellence

Antoine Maignan« Cette labellisation présente un double intérêt, souligne Antoine Maignan, directeur du CRISMAT (UMR ENSICAEN/UCBN/CNRS) et coordonnateur de EMC3. Cela va apporter une reconnaissance et une visibilité internationale des équipes normandes qui travaillaient déjà ensemble depuis longtemps. Mais aussi des moyens financiers, à hauteur de 13 millions d’euros, pour renforcer les travaux de recherche d’excellence dans ce domaine. Cela doit servir de levier pour solliciter d’autres fonds »....

Pour lire la suite de l’article paru dans Connexions normandie de novembre 2011 : Cliquez ici

 

Des matériaux encore plus thermo-électriques

Franck GascoinDes matériaux non toxiques, compétitifs, capables de transformer, avec le meilleur rendement possible, toute source de chaleur perdue en électricité… Tel est l’enjeu du projet Thermomag, porté par l’Agence Européenne Spatiale dans le cadre du 7e Programme-Cadre européen de Recherche et de Développement (FP7). Lancé en mai 2011 pour une durée de 42 mois avec un budget de 5,8 millions d’euros, le projet de développement de matériaux thermo-électriques, à base de siliciure de magnésium nanostructuré, réunit 15 partenaires de toute l’Europe, dont huit laboratoires de recherche parmi lesquels le CRISMAT. « Il n’y a jamais eu de projet de cette ampleur dans ce domaine », souligne Franck Gascoin. L’enseignant-chercheur de l’Université de Caen Basse-Normandie, spécialiste des matériaux intermétalliques, a rejoint le laboratoire caennais précisément pour mener à bien de tels projets. « Il est rare qu’un laboratoire dispose d’autant de matériels de mesures nécessaires en science des matériaux », explique-t-il. Ce projet élargit le champ de compétences du CRISMAT jusqu’alors spécialisé dans la recherche sur les oxydes. « Cela montre que quel que soit le matériau utilisé, le CRISMAT peut s’inscrire dans n’importe quel projet autour de la thermo-électricité ».

Pour lire la suite de l’article paru dans Connexions normandie de novembre 2011 : Cliquez ici

Capturing ultra-small EMT zeolite from template-free systems

XRD patterns measured at CRISMAT, representing the evolution of ultra-small EMT crystals from template-free precursor suspensions at 30 °C under conventional heating for (a) 8 h, (b) 14 h, (c) 24 h, and (d) 36 h. Inserts : crystallite sizes and shapes calculated based on the XRD data. The whole pattern was fitted using the combined analysis formalism (1) implemented in the MAUD program (2), based on the Rietveld analysis approach. Fourier analysis was applied to deconvolute the instrumental and sample broadening parts from the measured X-ray diffraction lines.

1. D. Chateigner, "Combined Analysis" Wiley-ISTE, New York, 2010, 496 pages.

2. L. Lutterotti, S. Matthies, H. -R. Wenk, MAUD (Material Analysis Using Diffraction) : a user friendly JAVA program for Rietveld Texture Analysis and more In "Textures of Materials", J. A. Szpunar, Ed., (NRC Research Press, Ottawa, 2002), pp. 1599.


Pour en savoir plus, cliquez sur les liens ci-dessous :

CONNEXIONS du 21/12/ 2011

Laboratoire Catalyse et Spectrochimie 

CNRS

Université de Caen Basse Normandie

Science

Chemical & Engineering News le 12/12/2011

Science Breakthrought le 27/12/2011



 Campagne d’emplois MCF 2011-2012

 Etablissement  : UCBN / IUT de Caen

 Nature de l’emploi : Maître de Conférences

 Section CNU : 33

 Implantation de l’emploi : IUT/CRISMAT

 Enseignement : Chimie générale et chimie des matériaux premier cycle

Recherche  : métallurgie physique et comportement thermomécanique des alliages métalliques, endommagement, modes de déformations, couplages multiphysiques, élaboration et mise en forme des alliages métalliques, optimisation des propriétés.

 Détail du profil Enseignement

 Composante : IUT Mesures Physiques, UCBN

Nature des travaux :

Enseignement de chimie générale et de chimie des matériaux. Pédagogie appliquée à une formation professionnalisante. Mise en place et/ou entretien de Travaux Pratiques. Ce poste inclus de nombreuses tâches annexes à l’enseignement telles que diverses responsabilités pédagogiques, le suivi de projets et de stages, des réunions pédagogiques et de conseils de départements, des relations avec le monde professionnel ou avec les lycées.

Contact : Pr Gilles Poullain, gilles.poullain@ensicaen.fr

 Détail du profil Recherche

 Laboratoire / Equipe  : Laboratoire CRISMAT (Directeur : A. Maignan), Equipe « Matériaux Fonctionnels et Thermostructuraux » (Responsable : E. Hug)

Objectifs du recrutement :

Le candidat recruté intègrera l’équipe « Matériaux Fonctionnels et Thermostructuraux » du laboratoire CRISMAT. Suite aux recommandations de l’AERES au terme de l’évaluation du laboratoire, il renforcera les activités du groupe « Métallurgie Physique », en apportant ses compétences théoriques et expérimentales sur les propriétés des alliages métalliques. Ce groupe s’intéresse aux mécanismes d’endommagement des matériaux métalliques de structure, à leur durée de vie sous sollicitations sévères (hautes températures, impact, irradiation,…), à l’optimisation des procédés de mise en forme, et aux mécanismes de couplages multiphysiques dans les alliages métalliques. Ces activités se développent par l’intermédiaire de collaborations industrielles fortes tant au niveau régional que national.

Le candidat devra justifier d’une solide expérience dans le domaine de la métallurgie physique et des propriétés matériaux métalliques. Il contribuera au développement des activités du groupe en apportant ses compétences dans au moins un des domaines suivants : analyse microstructurale des matériaux (MEB/EBSD, MET,…), maîtrise des essais thermomécaniques (essais monotones et cycliques en température, fluage,…), lois de comportement thermomécaniques, couplages multiphysiques (propriétés électromagnétiques et thermiques des métaux), vieillissement et endommagement. Il participera également aux activités partenariales du groupe avec le milieu industriel. A ce titre, une expérience de suivi de collaborations industrielles et universitaires sera également appréciée.

Contact : Pr Eric Hug, eric.hug@ensicaen.fr

Nanoscale strain-induced pair suppression as a vortex-pinning mechanism in high-temperature superconductors

Nanoscale strain-induced pair suppression as a vortex-pinning mechanism in high-temperature superconductors.

A. Llordés1, A. Palau1, J. Gázquez1,2, M. Coll1,R. Vlad1, A. Pomar1, J.Arbiol1,3, R.Guzmán1,S. Ye1,V. Rouco1,F. Sandiumenge1, S. Ricart1,T. Puig1,M. Varela2,D. Chateigner4,J. Vanacken5, J. Gutiérrez5, V. Moshchalkov5, G. Deutscher6,C. Magen7,X. Obradors1 *

 Pour plus d’informations cliquez sur cet icône
PDF - 2.2 Mo

Giant Improper Ferroelectricity in the Ferroaxial Magnet CaMn7

R. D. Johnson, L. C. Chapon, D. D. Khalyavin, P. Manuel, P. G. Radaelli, and C. Martin

Phys. Rev. Lett.
Published February 6, 2012 | PDF (free)
Figure 1
APS/Carin Cain

Figure 1 (a) Helicoidal spin spiral in which the spin rotation axis and the induced polarization are parallel to the spiral wave vector. (b) Cycloidal spin spiral in which spins (red arrows) rotate around an axis normal to the spiral wave vector Q. The induced electric polarization P is normal to both the wave vector and the spin rotation axis. Green curve is the cyloid. (c) Propellerlike structure of Mn-O octahedra in CaMn7O12, which changes the rotation direction when the sample is turned around.

Control of spin ordering in magnetic insulators with an applied electric field (also known as the magnetoelectric effect) can significantly reduce the power consumption of memory devices, but with no mobile charges present, it would seem to be an impossible task. Encouragingly, it was recently discovered that some magnetic orders induce an electric polarization, which couples spins to electric field. So far, the electrical polarization in such magnetic ferroelectrics (also called multiferroics) tends to be small and the Néel magnetic transition temperature is usually well below liquid nitrogen temperature. Now, however, Roger Johnson and co-workers at the University of Oxford, UK, with collaborators in France, report in Physical Review Letters on achieving giant polarization in CaMn7O12. The measured polarization is the highest measured magnetically induced polarization, persisting up to a Néel temperature of 90K. Remarkably, this polarization appears to be induced by a long-period helicoidal (or proper-screw) spin spiral [see Fig. 1(a)], in which spins rotate around the spiral wave vector [1]. This discovery represents an important development for the field of magnetic ferroelectrics, as large polarization is crucial for electric manipulation of spins. It confirms earlier estimates of polarization from studies of polycrystalline samples [2].

The most ubiquitous spin ordering that gives rise to ferroelectricity is the cycloidal spiral, in which spins rotate around an axis normal to the spiral wave vector. A cycloid—a curve traced by a point on the rim of a wheel rolling over a flat surface—is asymmetric along the direction normal to both the direction of motion and the wheel axis, and this is also the direction of the electric polarization induced by a spin cycloid [see Fig. 1(b)]. By contrast, helicoidal ferroelectrics are rare, and all materials studied so far are only weakly ferroelectric [3, 4].

The clockwise or counterclockwise direction of spin rotation in the helicoidal spiral is described by a quantity called helicity. This quantity changes sign under inversion of all spatial coordinates and is the reason why, in magnets without inversion symmetry, spins often roll into a spiral. The sign of helicity is imposed by the crystal structure. The CaMn7O12 crystals are, however, symmetric under inversion, and the positive or negative helicity is chosen spontaneously at the magnetic transition point. The direction of the electric polarization, which is set at the same transition temperature as the magnetic transition temperature, is determined by the direction of spin rotation in the spiral.

One would think it is impossible to couple electric polarization to helicity because the direction of spin rotation in the helical spiral is preserved when the spiral axis is rotated, whereas the polarization vector oriented along the axis of the helix changes sign when the sample is turned around. The only way to make the electric polarization proportional to helicity is to “forbid” such crystal rotations, that is, the crystal should look different when viewed from above and from below [5]. Johnson and colleagues suggest that this can be a result of an axial lattice distortion transforming like a component of an axial vector, which remains invariant under inversion and rotations around the helical axis, but changes sign when this axis is turned around. The authors show that in CaMn7O12, the axial vector is induced by the “propellerlike” structure formed by the manganese-oxygen octahedra in each unit cell [see Fig. 1(c)]. The product of this axial vector and helicity can be linearly coupled to electric polarization. The fact that the helical spiral induces electric polarization only in axial crystals also explains why the helicoidal ferroelectrics are less common than the cycloidal ones.

But while the relation between helicity, axiality, and ferroelectricity may now be clear, why is the polarization of CaMn7O12 so much larger than other helicoidal ferroelectrics ? The form of the magnetoelectric coupling for the helicoidal spiral, and the fact that it is incommensurate with the crystal lattice (the period of the helix is not a multiple of the lattice constant), points at the important role of the electron spin-orbit coupling. Due to this coupling, a pair of noncollinear spins pushes positively and negatively charged ions away from each other. The resulting electric dipole is typically rather small because the spin-orbit coupling is a weak relativistic effect for most magnetic materials, which makes one wonder why the polarization of CaMn7O12 is 5 times larger than that of TbMnO3 with a cylcoidal spiral ordering ? In addition, the spin noncollinearity in CaMn7O12 is very small : the angle between neighboring spins along the helix axis is only 4 degrees.

The case is clearly not yet settled. To introduce electric dipoles, the most efficient route is by pairs of collinear spins, which requires no relativistic interactions. However, this mechanism usually only works if magnetic modulation is commensurate with the lattice and it is not effective in spirals. This suggests an alternative interpretation of the origin of ferroelectricity in CaMn7O12. It turns out that the crystal lattice of this material also shows a small periodic incommensurate modulation below 250K, and the period of the magnetic ordering appearing below 90K equals two periods of the structural modulation [6]. This situation is reminiscent of stripes—atomic-scale rivulets of charge in the Cu-O plane in high-temperature cuprate superconductors—in which the antiferromagnetic spin order changes sign when it crosses a charged stripe. Below 55K, neutron powder diffraction data indicate the existence of two different incommensurate magnetic modulations, and it turns out that the sum of their wave vectors equals the wave vector of the structural distortion. It seems this “synchronization” of structural and magnetic modulations enables the stronger nonrelativistic mechanism of magnetoelectric coupling. Further studies of magnetic states in this material are necessary to clarify the origin of its remarkably large electric polarization. However, the strong magnetoelectric coupling found in CaMn7O12 will undoubtedly stimulate the search for other axial ferroelectrics to see if they too exhibit such a large polarization.

References

  1. R. D. Johnson, L. C. Chapon, D. D. Khalyavin, P. Manuel, P. G. Radaelli, and C. Martin, Phys. Rev. Lett. .
  2. G. Zhang, S. Dong, Z. Yan, Y. Guo, Q. Zhang, S. Yunoki, E. Dagotto, and J.-M. Liu, Phys. Rev. B .
  3. T. Kimura, J. C. Lashley, and A. P. Ramirez, Phys. Rev. B .
  4. M. Kenzelmann et al., Phys. Rev. Lett. .
  5. T. Arima, J. Phys. Soc. Jpn. .
  6. W. Slawinski, R. Przenioslo, I. Sosnowska, and M. Bieringer, J. Phys. Condens. Matter .

Giant Improper Ferroelectricity in the Ferroaxial Magnet CaMn7O12

http://publish.aps.org/search/field...

R. D. Johnson1,2,*, L. C. Chapon2,3, D. D. Khalyavin2, P. Manuel2, P. G. Radaelli1, and C. Martin4
1Clarendon Laboratory, Department of Physics, University of Oxford, Oxford, OX1 3PU, United Kingdom
2ISIS Facility, Rutherford Appleton Laboratory-STFC, Chilton, Didcot, OX11 0QX, United Kingdom
3Institut Laue-Langevin, BP 156X, 38042 Grenoble, France
4Laboratoire CRISMAT, ENSICAEN, UMR F-6508 CNRS, 6 Boulevard du Marechal Juin, F-14050 Caen Cedex, France

Received 20 October 2011 ; published 6 February 2012

See accompanying Physics Viewpoint

In rhombohedral CaMn7O12, an improper ferroelectric polarization of magnitude 2870  μC m-2 is induced by an incommensurate helical magnetic structure that evolves below TN1=90  K. The electric polarization was found to be constrained to the high symmetry threefold rotation axis of the crystal structure, perpendicular to the in-plane rotation of the magnetic moments. The multiferroicity is explained by the ferroaxial coupling mechanism, which in CaMn7O12 gives rise to the largest magnetically induced, electric polarization measured to date.

© 2012 American Physical Society

DOI :10.1103/PhysRevLett.108.067201
PACS :75.85.+t, 61.05.fm, 75.25.-j, 77.80.-e



Octahedral tilting in strained LaVO3 thin films

The effect of biaxial strain on the oxygen octahedra rotations in a LaVO3 thin film has been investigated using synchrotron radiation. The film adopts a distorted orthorhombic structure under the compressive stress induced by the SrTiO3 substrate. The contribution to the superstructure peaks arising from cation displacement and VO6 rotations in order to quantify the rotation angles have been separated. An original tilt a-a+c- system has been found, which is induced by the biaxial strain imposed by the substrate. These quantitative results may open up new directions for understanding the modification of electronic properties of engineered oxide films.

 Authors : H. Rotella, U. Lüders, V.H. Dao, D. Chateigner, W. Prellier at CRISMAT in collaboration with R. Feyerherm and E. Dudzik, (Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, Berlin, Germany), and P.E Janolin (Ecole Centrale Paris, France)

Phys Rev B 85, 184101 (2012)

 

 

Ferroélectricité incipiente dans un film de CaMnO3 contraint de 2.3%


Des films de CaMnO3 déposés sur des substrats de LaAlO3 orientés (100) avec une contrainte de 2.3% ont montré un caractère ferroélectrique incipient en dessous de 25K. Des mesures optiques d’harmonique de seconde génération ont été utilisées pour détecter la polarisation incipiente. Ces analyses révèlent que les cristallites de CaMnO3 orientées dans le plan, le long de la direction b de la structure orthorhombique, contribuent à une polarisation orientée le long de l’axe a (respectivement c) en accord avec les prédictions obtenues par des calculs de densités fonctionnelles.

Auteurs : A. David, Ph. Boullay et W. Prellier au CRISMAT en collaboration avec T. Günter et M. Fiebig (Université de Bonn, Germany), E. Bousquet et P. Ghosez (Université de Liege, Belgium)

Phys Rev B 85, 214120  (2012)

Puissance produite en fonction du rendement, pour deux cas de couplage thermique
Notre article sur l’étude des conditions de fonctionnement optimal d’un générateur thermoélectrique dont le couplage aux réservoirs de chaleur est dissipatif a été sélectionné par la revue Europhysics Letters comme l’une de ses publications phares de l’année 2012. Nos résultats mettent clairement en évidence l’influence des conditions de couplage thermique sur le rendement et la puissance fournie par le thermogénérateur, alors que pour un couplage idéal (sans dissipation) seul le rendement est modifié. Notre analyse montre donc que s’il est important de maintenir un effort soutenu pour la conception et la synthèse de matériaux thermoélectriques performants, il est tout aussi important de mener une réflexion de fond sur les conditions d’usage et de fonctionnement des dispositifs thermoélectriques. Il s’agit en effet de trouver le meilleur compromis entre puissance et rendement pour un fonctionnement optimal du thermogénérateur. La thermodynamique à temps fini fournit le cadre théorique et conceptuel pour une telle réflexion.

Auteurs : Yann Apertet, Henni Ouerdane, Olga Glavatskaya, Christophe Goupil, et Philippe Lecoeur

Europhysics Letters 97, 28001 (2012) http://iopscience.iop.org/0295-5075