Oxyphosphates de bismuth et de métaux 3d : Synthèse, structure et étude magnétique

Abstract

Durant ce travail, nous avons décris les oxyphosphates de bismuth et de matériau de transition qui ont été préparés et caractérisés d’un point de vue structurale et d’un point de vue magnétique. Les composés répondant à la formule BiM₂XO₆ existent pour de nombreux métaux et pour X = P, V, As. La maille est orthorhombique a ≈ 12, b ≈ 5,3 c ≈ 7,9Å soit de réseau P soit de réseau B. Le composé BiZn₂PO₆ dont la structure a été affinée sur poudre par la méthode de Rietveld subit une transition P → B à 325°C. Les structures des composés BiMM’PO₆ pour les couples Cu/Zn, Cu/Co, Zn/Mg, Cd/Pb et Cd/Mg ont également été affinées par diffraction X sur monocristal ou sur composés pour lesquels M (ou/et M’) est porteur de spin révèlent des couplages antiferromagnétiques. L’étude par diffraction X sur monocristal des composés Bi₁,₁₆₇M₁,₁₆₇PO₅,₄₂ (M = Mn, Co, Zn), BiCuP₀,₈₃₃O₄,₅₈₂₅ et par diffraction électronique des composés BiMCdPO₆ (M = Co, Ni, Cu, Zn) permettent d’envisager un concept cristallochimique s’appuyant sur une description structurale privilégiant le rôle des atomes d’oxygène n’appartenant pas aux ions phosphates. Les tétraèdres OM sont liés par des arrêts opposées pour former des chaînes qui se développent suivant l’axe c. Ces chaînes sont à leur tour reliées entre elles pour former des rubans d’épaisseur n tétraèdres. Les ions phosphates assurent la cohésion entre les rubans. Par exemple, dans les composés BiM₂PO₆, n = 2, les composés peuvent s’écrire (O₂BiM₂)³⁺PO₄³⁻, dans les composés Bi₁,₁₆₇M₁,₁₆₇PO₅,₄₂ (M = Mn, Co, Zn), n = 3. Dans BiCuP₀,₈₃₃O₄,₅₈₂, les chaînes n = 2 et n = 3 coexistent. La structure des composés BiNiPO₅ et BiCoPO₅ est formée de dimères MO (M = Ni, Co) résultant de la mise en commun d’une arrête entre deux octaèdres MO₆. Les mesures de susceptibilités magnétiques sur BiNiPO₅ révèlent un couplage antiferromagnétique en dessous de 17,5K confirmé par la détermination de la structure magnétique réalisée à 1,5K par diffraction des neutrons.