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Science et ingénierie des matériaux et des procédés

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La production



Le laboratoire SIMaP diffuse ses résultats scientifiques sous forme d'articles dans diverses revues spécialisées dont la liste peut être consultée sur l'archive HAL.

Le laboratoire est également impliqué dans la diffusion de la connaissance à destination de différents publics :  rédaction d'ouvrages à destination d'étudiants du supérieur ou de spécialistes, cours au Collège de France, actions de vulgarisation dans le cadre de la Fête de la Science notamment...
 

Physical Review Letters: Band Filling Control of the Dzyaloshinskii-Moriya Interaction in Weakly Ferromagnetic Insulators

PhysRevLet_carbonatesL’interaction d’échange, qui gouverne l’alignement mutuel des spins à l’échelle atomique, ne favorise pas toujours une structure où tous les spins sont parallèles ou antiparallèles les uns aux autres. En effet, elle comprend un terme, connu sous le nom d’interaction de Dzyaloshinskii-Moriya, qui permet une plus grande complexité en détournant légèrement les spins de leur axe principal. Cette « torsion magnétique » est à l’origine de la multiferroïcité et des skyrmions, deux phénomènes magnétiques très étudiés à la fois pour leur intérêt fondamental et leurs possibles applications aux technologies de l’information.
Or, bien qu’elle ait été découverte il y a déjà un demi-siècle, on a encore bien du mal à la caractériser. En particulier, son signe, qui détermine le sens de la torsion des spins, et qui dépend des matériaux, est longtemps resté un mystère, empêchant les chercheurs de mettre en relation les valeurs absolues pour construire une théorie microscopique.
Cette information cruciale vient d’être retrouvée, par une équipe internationale dont fait partie Guillaume Beutier, du SIMAP. Pour mesurer le signe de la torsion magnétique, qui est cachée dans les mesures de diffraction, les chercheurs ont mis au point une méthode calquée sur les principes de l’holographie, où l’on fait interférer deux ondes : l’une mesure la structure atomique, indépendante de l’interaction de Dzyaloshinskii-Moriya, et l’autre mesure la structure magnétique, qui en dépend. Le signe de l’interférence renseigne donc sur le signe de l’interaction.
En étudiant une série de cristaux dont l’élément magnétique suit une progression régulière dans la table périodique des éléments, ils ont mis en évidence un soudain retournement de la torsion magnétique, en accord avec les prévisions des calculs atomistiques. Cette mesure a permis de proposer un modèle microscopique de l’interaction. Les chercheurs sont confiants que cette avancée permettra de mieux maîtriser cette interaction dans d’autres classes de matériaux, tels que les multiferroïques et les skyrmions.

Band Filling Control of the Dzyaloshinskii-Moriya Interaction in Weakly Ferromagnetic Insulators, G. Beutier, S. P. Collins, O. V. Dimitrova, V. E. Dmitrienko, M. I. Katsnelson, Y. O. Kvashnin, A. I. Lichtenstein, V. V. Mazurenko, A. G. A. Nisbet, E. N. Ovchinnikova, and D. Pincini, Phys. Rev. Lett. 119, 167201, https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.167201

Couverture de la revue Coatings : La CVD fait une cure de jouvence grâce au plan d'expérience

CVD SIMaP (crédit F. Mercier)Nous proposons de revisiter un procédé connu et éprouvé de longue date au SIMAP, la CVD hautes températures d'AlN, par la méthode des plans d'expériences. Cette méthode nous a permis de mettre en évidence un effet prononcé de paramètres que la communauté scientifique peut juger secondaires, et ce de manière robuste. L'intérêt de la méthode est de sortir des sentiers battus de l'intuition sans augmenter le coût expérimental d'une campagne et donc de relancer une recherche jugée mature.
Ce travail a été publié dans la revue Coatings et a été choisie pour illustrer la couverture du volume de septembre 2017.

Epitaxial Growth of AlN on (0001) Sapphire: Assessment of HVPE Process by a Design of Experiments Approach,
Raphaël Boichot, Danying Chen, Frédéric Mercier, Francis Baillet, Gaël Giusti, Thomas Coughlan, Mikhail Chubarov and Michel Pons, Coatings 2017, 7(9), 136; doi: Coatings 2017, 7(9), 136; doi:10.3390/coatings7090136

Spotlight de l'ESRF : Observation in-situ ultra-rapide du frittage par nanotomographie

ESRF Spotlight 2017 Fast in situ imaging
La courbure des cols entre particules, un paramètre critique pour la compréhension du frittage, a été déterminée précisément pour la première fois pour une poudre de billes de verre. L'étude s'appuie sur l'observation par nanotomographie in-situ à haute température de la microstructure lors du frittage en utilisant une combinaison sans précédent de temps de balayage rapide et de haute résolution. Ces résultats font l'objet d'un article dans la revue Materials Today ainsi que d'un  SPOTLIGHT ON SCIENCE de l'ESRF.

Réf. Fast in situ 3D nanoimaging: a new tool for dynamic characterization in materials science, J. Villanova, R. Daudin, P. Lhuissier, D. Jauffrès, S. Lou, C.L. Martin, S. Labouré, R. Tucoulou, G. Martínez-Criado, L. Salvo, Materials Today (2017); doi: 10.1016/j.mattod.2017.06.0

Scientific Reports: From powders to bulk metallic glass composites.

Metallic glass composites
Une voie pour changer les propriétés des matériaux est de modifier leur microstructure. Ce concept n’est toutefois pas applicable aux verres métalliques massifs qui ne contiennent pas de défauts structuraux. La voie évidente est donc de générer des hétérogénéités dans les verres en formant des composites par association avec une phase cristalline. Ce travail, fruit d’une collaboration avec le Erich Schmid Institute of Materials Science de Leoben en Autriche, a montré l’intérêt d’architecturer des composites verre métallique-cuivre à l’échelle nanométrique par la mise en œuvre de la technique d’hyper-déformation par compression sous forte pression (high pressure torsion) de mélanges de poudres. Les matériaux obtenus présentent des duretés modulables avec l’architecture et bien plus élevées que le verre homogène.

From powders to bulk metallic glass composites
Lisa Krämer, Yannick Champion, Rienhard Pipan, Scientific Reports (2017)
DOI:10.1038/s41598-017-06424-4

Rédigé par Sabine Lay

mise à jour le 11 janvier 2019

Encyclopédie de l'environnement

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BD sur l'aluminium

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Univ. Grenoble Alpes