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Damien Alloyeau (MPQ - Université Paris 7 Diderot)

Effets de taille et de forme sur les propriétés structurales des nanomatériaux

Jeudi 7 Octobre 2010, 14h15

Un intense effort de recherche est aujourd’hui concentré sur l’étude des propriétés structurales des nanomatériaux afin de comprendre et d’optimiser leurs propriétés physiques et chimiques. A travers des études menées par microscopie électronique en transmission confirmées par des travaux théoriques (Monte Carlo et DFT), nous montrerons que la taille et la forme des nano-objets ont une grande influence sur leur structure atomique, et ce aussi bien dans les alliages métalliques que dans les matériaux semi-conducteurs :
Les nanoparticules d’alliage métallique ayant une forte anisotropie magnétique sont l’une des solutions envisagées pour augmenter la densité de stockage de l’information. A l’état massif, l’alliage équiatomique CoPt présente une transition de phase à 825°C, entre une structure chimiquement ordonnée (L10) qui possède une forte anisotropie magnétique et une structure cubique faces centrées désordonnée à haute température. Nous montrerons que la forme et la taille des nanoparticules peuvent abaisser de plus de 225°C de cette température de transition phase. [1]
Le développement de la microscopie électronique corrigée en aberration offre des possibilités sans précédent pour étudier la structure atomique des matériaux. La détection d’atomes uniques et la résolution sub-angström accessibles sur les microscopes dernière génération permettent notamment d’étudier les phénomènes de diffusion dans une large gamme de matériaux (C, Ge, Au…). Ces performances nous ont permis d’étudier la position d’atomes auto-interstitiels dans le germanium et de démontrer que la structure de ces défauts cristallins dépendait elle aussi, de la forme du cristal. [2]

[1] D. Alloyeau et al., Size and shape effects on the order – disorder phase transition in CoPt nanoparticles, Nature materials 8, 940, 2009.
[2] D. Alloyeau et al., Atomic-resolution three-dimensional imaging of germanium self-interstitials near a surface : Aberration-corrected transmission electron microscopy, Phys. Rev. B 80, 014114, 2009