ÉTUDE PAR SIMULATION MONTE CARLO DES PROPRIÉTÉS MAGNÉTIQUES DES NANOPARTICULES SOUS FORME DE FERRITES SPINELLES

Abstract

Dans notre projet de thèse, nous nous intéressons essentiellement à la simulation des propriétés magnétiques des nanoparticules. Notre étude est basée sur un modèle énergétique qui tient compte des interactions d’échange et d’anisotropie magnétique. La technique de simulation utilisée repose sur la méthode Monte Carlo basée sur le modèle de spins classique d’Heisenberg. Nous étudions l’influence de la géométrie, la taille des grains nanométriques, la rugosité de surface et les impuretés sur la température de curie, l’aimantation, la susceptibilité et sur les cycles d’hystérésis de ces nano systèmes. Par ailleurs, nous discutons l'effet des interactions de couplage d’échange et nous déterminons ces grandeurs thermodynamiques, dans un premier temps pour un nano système de structure cubique simple à base du Fer ayant une géométrie cubique ou sphérique. Les résultats montrent que Les nanoparticules ont des propriétés physiques prometteuses dans la nanotechnologie par rapport aux matériaux massifs ce qui nous a amené par la suite à focaliser notre recherche scientifique sur une catégorie très intéressante dans le domaine des nanomatériaux qui sont les ferrites spinelles et étudier leurs propriétés magnétiques en fonction de la distribution des cations trivalents dans les sites tétraédriques et octaédriques dans les trois structures directe, inverse et mixte. Après la validation de notre modèle de simulation sur ces ferrites spinelles telle que la magnétite ; les propriétés magnétiques des nanoparticules sont traitées en fonction de leurs tailles, leurs constantes de couplages magnétiques et leur anisotropie de volume et de surface. Nous remarquons de différents changements dans leur comportement magnétique. La surface rugueuse de la magnétite fait partie aussi de notre étude, en effet l’existence des sites lacunaire dans la surface entraîne une perturbation des propriétés magnétiques locales à cause des effets de surface où les atomes présentent une faible coordination et les interactions antiferromagnétiques sont absentes pour certains sites. La présence de l’effet de surface dans notre système de spinelle est mise en évidence aussi par la simulation des cycles d’hystérésis qui apportera des éclairages substantiels sur la compréhension des propriétés magnétiques à l’échelle nanométrique des nanoparticules.