Synthesis and properties of multiferroic-like heterostructures based on Prussian Blue analogues - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2011

Synthesis and properties of multiferroic-like heterostructures based on Prussian Blue analogues

Synthèse et propriétés d'hétérostructures moléculaires de type multiferroïque à base d'analogues du Bleu de Prusse

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1
Morgane Presle
  • Function : Author
  • PersonId : 922544

Abstract

The originality of the project developed during this thesis was based on the synthesis and the study of photo-magnetic heterostructures in a temperature range convenient for applications. The approach consisted of developing multiferroic-like heterostructures that associate a piezomagnetic phase and a photo-strictive phase. The idea was to exploit the coupling of elastic origin between these properties, to allow the observation of photo-magnetic effects at temperatures higher than those reported for single-phase materials. The photo-strictive phase can deform under light irradiation, generating biaxial strain in the magnetic phase. If the piezomagnetic response of the latter is high enough, its magnetisation could be modulated, especially at the vicinity of the Curie temperature. In this project, we focused on molecular solids based on polycyanometallates, namely Prussian blue analogues, whose generic formula is AxM[M'(CN)6]y . zH2O (where A is an alkali metal and M,M transition metals). The main objective of this work was the controlled growth of core-shell particles based on these Prussian Blue derivatives, focusing on Rb0,5Co[Fe(CN)6]0,8 . zH2O for the photo-strictive phase and Rb0,2Ni[Cr(CN)6]0,7 . z'H2O for the magnetic phase. We developed a protocol for controlling the chemical composition of the shell, thereby limiting interdiffusion phenomena at the interface. The second point was the characterisation of the structural arrangement across the interface, to clarify the epitaxial relationships and the polycrystalline nature of the shell. Finally, magnetisation changes under light irradiation were investigated.
L'axe de recherche original que nous avons développé dans le cadre de ce travail de thèse visait à la réalisation et l'étude d'hétérostructures moléculaires photo-magnétiques dans des gammes de température susceptibles d'applications. L'approche proposée consistait à élaborer des hétérostructures de type multiferroïque constituées de deux phases, l'une piézomagnétique et l'autre photo-strictive, et d'exploiter le couplage entre ces propriétés pour permettre l'observation d'effets photo-magnétiques à des températures plus élevées que celles rapportées pour les matériaux monophasés. La couche photo-strictive peut se déformer sous irradiation lumineuse, générant des contraintes biaxiales dans la couche magnétique. Si celle-ci présente une forte réponse piézomagnétique, son aimantation peut être fortement modifiée. Les composés analogues du Bleu de Prusse semblaient particulièrement adaptés à l'élaboration de telles hétérostructures. L'objectif principal de ce travail de thèse était la croissance contrôlée de particules cœur-coquille à base de ces composés, en se focalisant sur la composition Rb0,5Co[Fe(CN)6]0,8 . zH2O pour la phase photo-déformable et Rb0,2Ni[Cr(CN)6]0,7 . z'H2O pour la phase magnétique. Nous avons développé un protocole permettant la maîtrise de la composition chimique de la coquille, limitant de fait l'interdiffusion à l'interface. Le second point était la caractérisation de l'arrangement structural au travers de l'interface, en cherchant à préciser les relations d'épitaxie et l'éventuel caractère polycristallin de la coquille. Pour finir, le changement des propriétés magnétiques des hétérostructures cœur-coquille sous irradiation lumineuse a été étudié.
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Dates and versions

pastel-00680566 , version 1 (19-03-2012)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00680566 , version 1

Cite

Morgane Presle. Synthèse et propriétés d'hétérostructures moléculaires de type multiferroïque à base d'analogues du Bleu de Prusse. Matériaux. Ecole Polytechnique X, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00680566⟩
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