Modélisation expériementale des matériaux magnétiques moléculaires PDF Download
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Author: Maxime Deutsch Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
Nous avons développé un modèle et un programme d'affinement joint des densités de charge et spin. Lors des premiers tests plusieurs difficultés sont apparues et ont été étudiées puis résolues notamment par la mise en place de contraintes. Après la mise en place d'un programme stable d'affinement joint nous avons testé celui-ci sur le complexe MnCu(pba)...(H2O)3...2H2O, ou pba représente le 1,3-propylenbis(oxamato) en réutilisant les données provenant d'une expérience de diffraction de neutrons polarisés et en effectuant une nouvelle expérience de diffraction des rayons X à 10K, température à laquelle l'expérience de diffraction des neutrons polarisés a été conduite. Cette étude a permis de tester trois schémas de pondération, ainsi que les contraintes. Ces tests ont montré que l'affinement joint permet de retrouver les résultats des différents affinements séparés mais aussi d'aller plus loin en autorisant un affinement de la densité de spin avec plus de paramètres pertinents. Suite à ces premiers tests nous nous sommes intéressés à un complexe azido cuivre (Cu2L2(N3)2 avec L=1,1,1-trifluoro-7-(dimethylamino)-4-méthyle-5-aza-3-heptène-2-onato). L'affinement joint a permis d'avoir accès, pour la première fois, à la densité de valence expérimentale résolue en spin et d'affiner également des paramètres de contraction/dilatation différents pour la valence avec un spin up ou un spin down. Dans le dernier chapitre nous avons étudié un complexe de cobalt qui présentait des propriétés magnétiques intéressantes. Cependant la particularité magnétique du composé venant d'une forte anisotropie magnétique a rendu l'étude par affinement joint délicate dans un premier temps, c'est pourquoi nous avons étudié ce composé uniquement d'un point de vue de la densité de charge. Cette étude a tout de même permis de mettre en évidence expérimentalement à 100K un angle de torsion de 39° entre les axes principaux des atomes de cobalt, prédit par la théorie.
Author: Maxime Deutsch Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Nous avons développé un modèle et un programme d'affinement joint des densités de charge et spin. Lors des premiers tests plusieurs difficultés sont apparues et ont été étudiées puis résolues notamment par la mise en place de contraintes. Après la mise en place d'un programme stable d'affinement joint nous avons testé celui-ci sur le complexe MnCu(pba)...(H2O)3...2H2O, ou pba représente le 1,3-propylenbis(oxamato) en réutilisant les données provenant d'une expérience de diffraction de neutrons polarisés et en effectuant une nouvelle expérience de diffraction des rayons X à 10K, température à laquelle l'expérience de diffraction des neutrons polarisés a été conduite. Cette étude a permis de tester trois schémas de pondération, ainsi que les contraintes. Ces tests ont montré que l'affinement joint permet de retrouver les résultats des différents affinements séparés mais aussi d'aller plus loin en autorisant un affinement de la densité de spin avec plus de paramètres pertinents. Suite à ces premiers tests nous nous sommes intéressés à un complexe azido cuivre (Cu2L2(N3)2 avec L=1,1,1-trifluoro-7-(dimethylamino)-4-méthyle-5-aza-3-heptène-2-onato). L'affinement joint a permis d'avoir accès, pour la première fois, à la densité de valence expérimentale résolue en spin et d'affiner également des paramètres de contraction/dilatation différents pour la valence avec un spin up ou un spin down. Dans le dernier chapitre nous avons étudié un complexe de cobalt qui présentait des propriétés magnétiques intéressantes. Cependant la particularité magnétique du composé venant d'une forte anisotropie magnétique a rendu l'étude par affinement joint délicate dans un premier temps, c'est pourquoi nous avons étudié ce composé uniquement d'un point de vue de la densité de charge. Cette étude a tout de même permis de mettre en évidence expérimentalement à 100K un angle de torsion de 39° entre les axes principaux des atomes de cobalt, prédit par la théorie.
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Les performances des dispositifs de conversion électromagnétique de l'énergie reposent en grande partie sur les propriétés des matériaux ferromagnétiques qui les constituent. Dans un contexte d'efficacité énergétique croissante, il devient alors primordial de disposer d'outils, notamment numériques, fiables et précis pour la conception de ces dispositifs. La bonne connaissance et la représentation réaliste du comportement des matériaux magnétiques permettent de contribuer à cet objectif. Ainsi, les travaux présentés s'inscrivent dans une démarche complète de la chaîne de modélisation d'un dispositif de conversion électrique, allant de la caractérisation expérimentale du matériau magnétique et sa modélisation jusqu'à l'implémentation du modèle dans un outil de calcul par éléments finis et la validation expérimentale sur des dispositifs réels. La synthèse de ces travaux de recherche s'articule autour de trois axes: la caractérisation des matériaux magnétiques, leur modélisation et leur exploitation/validation sur des dispositifs réels. Le premier axe traite principalement des techniques de caractérisation spécifiques développées pour extraire les informations sur les propriétés électromagnétiques des matériaux. Le second axe s'intéresse quant à lui aux modèles de matériaux (hystérésis magnétique, pertes fer, approche probabiliste ...) et à l'implémentation de ces modèles dans un outil de modélisation numérique par éléments finis. Enfin, le troisième axe concerne la validation de ces modèles sur des cas concrets de dispositifs de conversion d'énergie.
Author: David Beaujouan Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Les propriétés magnétiques des matériaux sont fortement connectées à leur structure cristallographique. Nous proposons un modèle atomique de la dynamique d'aimantation capable de rendre compte de cette magnétoélasticité. Bien que ce travail s'inscrive dans une thématique générale de l'étude des matériaux magnétiques en température, nous la particularisons à un seul élément, le Cobalt. Dans ce modèle effectif, les atomes sont décrits par 3 vecteurs classiques qui sont position, impulsion et spin. Ils interagissent entre eux via un potentiel magnéto-mécanique ad hoc. On s'intéresse tout d'abord à la dynamique de spin atomique. Cette méthode permet d'aborder simplement l'écriture des équations d'évolution d'un système atomique de spins dans lequel la position et l'impulsion des atomes sont gelées. Il est toutefois possible de définir une température de spin permettant de développer naturellement une connexion avec un bain thermique. Montrant les limites d'une approche stochastique, nous développons une nouvelle formulation déterministe du contrôle de la température d'un système à spins.Dans un second temps, nous développons et analysons les intégrateurs géométriques nécessaires au couplage temporel de la dynamique moléculaire avec cette dynamique de spin atomique. La liaison des spins avec le réseau est assurée par un potentiel magnétique dépendant des positions des atomes. La nouveauté de ce potentiel réside dans la manière de paramétrer l'anisotropie magnétique qui est la manifestation d'un couplage spin-orbite. L'écriture d'un modèle de paires étendu de l'anisotropie permet de restituer les constantes de magnétostriction expérimentales du hcp-Co. En considérant un système canonique, où pression et température sont contrôlées, nous avons mis en évidence la transition de retournement de spin si particulière au Co vers 695K.Nous finissons par l'étude des retournements d'aimantation super-paramagnétiques de nanoplots de Co permettant de comparer ce couplage spin-réseau aux mesures récentes.
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CE MEMOIRE S'INTERESSE DANS UNE PREMIERE PARTIE A L'ETUDE DE MATERIAUX MOLECULAIRES PRESENTANT DES PROPRIETES MAGNETIQUES. LA STRUCTURE MAGNETIQUE DE CES COMPOSES PEUT ETRE MODELISEE PAR DES RESEAUX BIDIMENSIONNELS DE SPINS LIES AUX IONS MAGNETIQUES PRESENTS DANS LA MATRICE. POUR CALCULER LES DIFFERENTES OBSERVABLES THERMODYNAMIQUES, NOUS AVONS UTILISE DES SIMULATIONS NUMERIQUES DE TYPE MONTE CARLO ET DES DEVELOPPEMENTS A HAUTE TEMPERATURE. DANS UNE DEUXIEME PARTIE, CE TRAVAIL EST CONSACRE A L'ETUDE DE PHASES CARACTERISEES PAR UN PARAMETRE D'ORDRE NON-UNIFORME. PLUS PARTICULIEREMENT, NOUS NOUS SOMMES INTERESSES A LA PHASE INCOMMENSURABLE DU COMPOSE CUGEO 3 (TRANSITION SPIN-PEIERLS), A LA PHASE FFLO DANS CERTAINS SUPRACONDUCTEURS DANS LA LIMITE PARAMAGNETIQUE ET AUX ETATS LOCALISES PRES DE DEFAUTS CRISTALLINS DANS LES TRANSITIONS VERS UN ETAT MAGNETIQUE HELICOIDAL. LES RESULTATS ONT ETE OBTENUS EN UTILISANT LES TECHNIQUES NUMERIQUES DU DMRG, AINSI QUE L'APPROCHE PHENOMENOLOGIQUE DE LA FONCTIONNELLE DE GINZBURG-LANDAU.
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Les semiconducteurs présentant une nanostructure auto-organisée sont au centre de nombreuses études, la présence d’inhomogénéités peut en effet améliorer les propriétés physiques (optique, magnétique, ...) des matériaux considérés. Parmi les systèmes possibles, les alliages Ge-Mn qui présentent une nanostructure auto-organisée particulière sont apparus comme des candidats prometteurs dans le domaine de l’électronique de spin. En Effet, il apparait lors de la croissance des nanocolonnes riches en Mn organisées dans la matrice de Ge. Celles-ci présentent, dans certaines conditions, des propriétés ferromagnétiques à température ambiante. Cependant, de nombreuses questions relatives à la structure, à la composition, à la morphologie des nanocolonnes ou à leurs mécanismes de formation restent encore ouvertes. Dans ce travail, l’utilisation de la tomographie atomique a permis de mieux caractériser les nanocolonnes riches en Mn. Ainsi des nanocolonnes présentant différentes morphologies (discontinues, en forme de Y) ont été observées. Les nanocolonnes riches en Mn ont été identifiées comme une phase métastable (en morphologie et en composition). L’évolution structurale et chimique, induit par traitement thermique, des nanocolonnes en précipités sphériques stables a par ailleurs été étudiée. Ces observations ont ensuite été corrélées avec des modélisations de croissance de couches minces binaires obtenues par simulation Monte Carlo Cinétique. Les simulations révèlent la présence de nanocolonnes auto-organisées, bien qu’elles aient été réalisées sur un réseau rigide et sans énergie élastique. Ces modélisations nous permettent ainsi de mieux comprendre les mécanismes et l’influence des conditions d’élaboration menant à la formation de nanocolonnes.
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Pour étudier les systèmes électromagnétiques on a de plus en plus recours à la modélisation numérique. Dans notre étude, nous nous sommes intéressés à la modélisation des matériaux ferromagnétiques utilisés dans les systèmes de conversion d'énergie électrique. La loi de comportement de ces matériaux, de nature hystérétique, doit être prise en compte pour une modélisation plus fine. Ainsi, 3 matériaux (tôles FeSi, Ferrites et poudres de fer) ont été étudiés en régimes statique et dynamique. En régime statique, les modèles de Preisach et de Jiles-Atherton ont été comparés en terme de précision et de temps de calcul. Cette comparaison a été étendue à l'étude d'un système modélisé avec la méthode des éléments finis. En régime dynamique, deux modèles sont comparés : celui de Jiles-Atherton étendu à la dynamique et celui de l'équation de diffusion approximée en basse fréquence. Le premier est choisi pour une implantation dans le code éléments finis du laboratoire pour l'étude d'un transformateur.
Author: Benjamin Ducharne Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 117
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La modélisation complète des systèmes électromagnétiques implique la prise en compte de l'ensemble des lois physiques qui régissent les phénomènes. L'utilisation de lois empiriques pour la représentation des circuits magnétiques est suffisante pour des études de dimensionnement des machines électriques. Cependant ces méthodes ne sont pas suffisamment rigoureuses pour le calcul des pertes et la reconstitution des formes d'ondes des grandeurs magnétiques et électriques. L'étude locale des circuits magnétiques est nécessaire quant à la détermination et à la prédiction des zones sensibles d'un circuit magnétique. Nous proposons dans ce manuscrit de thèse une contribution à la caractérisation globale et locale des circuits magnétiques. Ces caractérisations ont comme objectif final le renseignement des modèles et la validation expérimentale de ceux-ci. En privilégiant dans la modélisation la représentation du comportement des matériaux magnétiques (hystérésis dynamique, diffusion..) par rapport aux considérations géométriques sur les circuits, nous recherchons des signatures électriques et magnétiques plus réalistes. Ces résultats, obtenus initialement pour des géométries très simplifiées, sont progressivement étendus à des formes plus complexes. La présentation en fin de manuscrit d'une application réelle confirme l'intérêt d'un tel sujet, et illustre les transferts possibles vers le monde de l'entreprise.
Author: Charles Cyr Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 206
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Les matériaux magnétiques composites doux sont utilisés pour réaliser des circuits magnétiques de machines électriques. Ils sont formés de particules de fer revêtues d’une mince couche de diélectrique et pressées à haute densité. La conception des machines électriques à l’aide de ces matériaux requiert la connaissance de méthodes de caractérisation de leurs propriétés électriques et magnétiques. L’optimisation des propriétés magnétiques des matériaux composites nécessite la compréhension des phénomènes se produisant à l’échelle microscopique et de leur influence sur la caractéristique d’aimantation à l’échelle macroscopique. Des méthodes de caractérisation adaptées aux matériaux magnétiques composites sont développées dans cette thèse : elles concernent la mesure de la caractéristique d’aimantation, de la résistivité et des pertes magnétiques. L’utilisation de ces méthodes démontre que l’inhomogénéité et l’anisotropie des propriétés des circuits magnétiques faits de matériaux magnétiques composites, considérées comme relativement négligeables dans les travaux publiés jusqu’à présent, sont suffisamment importantes pour influencer le développement du matériau, le dimensionnement des machines électriques et les tests de qualité en production. Un modèle permettant de relier la caractéristique d’aimantation à la structure des matériaux magnétiques composites et aux propriétés des constituants est proposé. Ce modèle est basé sur la simulation en calcul des champs de l’écoulement du flux magnétique à travers la structure microscopique du matériau et il permet de retrouver la caractéristique d’aimantation à l’échelle du circuit magnétique. Les relations obtenues démontrent un couplage significatif entre les propriétés globales, comme la perméabilité maximale, et certaines grandeurs à l’échelle microscopique, comme l’épaisseur du revêtement des particules de fer. Les modèles et les méthodes de caractérisation proposés peuvent ainsi être efficacement utilisés pour l’optimisation des dimensions des machines faites de matériaux magnétiques composites ainsi que pour l’optimisation des propriétés de ces matériaux en vue d’applications spécifiques.
Author: Vincent Dubuget Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
Au cours de ce manuscrit sont reportées l'élaboration et la caractérisation de matériaux ferromagnétiques doux : les microfils nanocristallisés gainés de verre de composition Finemet élaborés par le procédé de tirage Taylor-Ulitovsky et les couches minces amorphes decomposition CoNb et CoZr déposées par pulvérisation cathodique assistée magnétron.Une première partie du travail de thèse a été consacrée à l'étude de l'influence de l'état structural et de la composition sur les propriétés magnétiques, respectivement au travers des microfils nanocristallisés gainés de verre et des couches minces amorphes. Une deuxième partie a été vouée à référencer les différentes sources de dispersion d'aimantation des couches minces magnétiques, élaborées au déroulé sur substrat polymère. Une méthode a été proposée afin de quantifier la distribution d'anisotropie en angle et en intensité dans l'épaisseur. Le comportement magnétique des telles couches a été modélisé en prenant en compte la distribution d'aimantation expérimentale dans une approximation den-macrospins sans interaction d'échange. Un second volet a consisté à développer un modèle micromagnétique unidimensionnel prenant en compte l'énergie d'échange. Ce modèle a été appliqué avec succès sur une bicouche et une multicouche à anisotropies magnétiques croisées, élaborées spécifiquement à cet effet. L'étude exhaustive d'une bicouche à anisotropies croisées a été menée : aimantation statique et dynamique, structure en domaines magnétiques, aimantation dynamiquement couplée et caractérisation du profil d'aimantation dans l'épaisseur.
Author: Maxime Deutsch
Author: Maxime Deutsch
Author: Abdelkader Benabou
Author: David Beaujouan
Author: Yann Meurdesoif
Author: Alexis Chevalier (comédien)
Author: Isabelle Mouton
Author: Abdelkader Benabou
Author: Benjamin Ducharne
Author: Charles Cyr
Author: Vincent Dubuget