Soutenance de thèse

Michel DAHER MANSOUR

Titre de la thèse : « Nanolignes de métaux de transition sur un substrat d’argent nanostructuré: croissance auto-organisée et propriétés magnétiques »

le 24 septembre 2019 à 14H dans la Salle Raymond Kern au CINaM

Jury :

Sylvie ROUSSET CNRS, Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques (MPQ) Rapporteure
David MARTROU CNRS, Centre d’Élaboration de Matériaux et d’Etudes Structurales (CEMES) Rapporteur
Isabelle BERBEZIER CNRS, Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP) Examinatrice
Olivier FRUCHART CNRS, SPINtronique et TEchnologie des Composants (SPINTEC) Examinateur
Geoffroy PREVOT CNRS, Institut des Nanosciences de Paris (INSP) Examinateur
Romain PARRET Université Aix-Marseille – CINaM Examinateur
Laurence MASSON Université Aix-Marseille – CINaM Directrice de thèse

Résumé :

L’intérêt pour les propriétés magnétiques des nanostructures de métaux de transition et de lanthanides de faible dimensionnalité n’a cessé de croitre au cours des deux dernières décennies, tant pour leur intérêt en recherche fondamentale que pour la perspective d’applications technologiques. De manière remarquable, les propriétés magnétiques des nanostructures peuvent être ajustées en contrôlant leur géométrie, leur structure atomique et leur environnement chimique. Les nanostructures magnétiques unidimensionnelles sont connues pour présenter une aimantation exaltée et une forte anisotropie magnétique comparées aux matériaux massifs et aux films bidimensionnels. Cependant, la fabrication de ce type de nano-aimants à grande échelle reste un challenge. La croissance auto-organisée est prometteuse pour synthétiser, sur de grandes surfaces, de fortes densités de nanostructures homogènes et de forme contrôlée à l’échelle atomique. Dans cette thèse, un gabarit unidimensionnel composé de nanorubans de Si auto-organisés est utilisé pour guider la croissance de nanolignes de métaux de transition (Fe, Co, Ni) dans le but d’étudier leurs propriétés magnétiques. La géométrie et la structure atomique des nanorubans de Si et des nanolignes de métaux ont été étudiées in situ par microscopie par effet tunnel (STM). Nous nous sommes également intéressés aux mécanismes de croissance en explorant l’effet de différents paramètres physiques (température et taux de couverture). En ce qui concerne le silicium, notre étude montre qu’une température de 490 K est nécessaire pour obtenir un gabarit unidimensionnel hautement ordonné. Les résultats obtenus sur les métaux de transition ont permis de déterminer la géométrie et la structure des nanolignes. Pour accéder aux propriétés magnétiques des nanolignes de Co sur Si, des mesures par dichroïsme circulaire magnétique des rayons x (XMCD) ont été effectuées en température (4 K-100 K), en utilisant différentes orientations du champ magnétique. Les résultats montrent que les deux premières couches de Co directement adsorbées sur les nanorubans présentent une réponse magnétique faible, tandis que les couches supérieures présentent une aimantation exaltée. De manière remarquable, deux axes d’anisotropie ont été mis en évidence. Les moments magnétiques (spin et orbital) et l’énergie d’anisotropie magnétique ont été déterminés quantitativement. Les études en température suggèrent un comportement superparamagnétique, avec une température de blocage très basse comprise entre 20 K et 40 K. Enfin, nous présentons des résultats préliminaires concernant la croissance de molécules à base de porphyrines et de composés organométalliques auto-assemblés, dans la perspective de former des réseaux moléculaires supportés avec des propriétés magnétiques ajustées.