Propriétés magnétiques des métaux et nanomatériaux – MATS8AC

Programme et contenu

Objectifs pédagogiques

L’étude des propriétés magnétiques des matériaux a pris un essor particulier ces dernières années dans le domaine du nanomagnétisme et l’électronique de spin. L’étude de ces propriétés présente un intérêt fondamental et elle ouvre la porte a un grand nombre d’applications: disques durs magnétiques, mémoires magnétiques (MRAM), capteur de champ magnétique, sources micro-ondes ou circuit logique magnétique, pour n.en cite que quelque uns. Ces développements expliquent largement l’investissement dans les secteurs Recherche et Développement des grands groupes tels que IBM, Hitachi, Seagate.

À la fin de ce module, les élèves devront connaître :

• les origines du magnétisme,
• les interactions fondamentales responsables des propriétés magnétiques des matériaux.
• les applications principales qui en découlent : aimants permanents, enregistrement magnétique, électronique de spin..

Contenu – Programme

A) Origine du magnétisme

• A-1) Origine microscopique du magnétisme : des atomes, des ions et de la matière
• A-2) Modèle de magnétisme localisé et itinérant
• A-3) Interactions fondamentales : Interaction d’échange, spin-orbite, champ cristallin, dipolaire et Zeeman

B) Configurations Magnétiques et Nanomagnetisme

• 1) Les états du magnétisme : diamagnétisme ; paramagnétisme, ferromagnétisme ; antiferromagnétisme,
  ferrimagnétisme
• B-2) Magnétisme aux différentes échelles : domaines magnétiques, parois de domaines magnétiques, effet de taille

C) Propriétés spécifiques

• C-1) Les propriétés magnétiques : magnétostriction, magnétorésistance, anisotropie magnétique, aimantation, susceptibilité magnétique
• C-2) Application des matériaux magnétiques « doux » et « durs », des couches et multicouches minces
• magnétiques (enregistrement magnétique, électronique de spin)

Mode d’évaluation :

Présentation orale + participation + test final

Compétences