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February 07, 2012  

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Cadre général et enjeux de la thèse


II.1. Enjeux scientifiques, techniques, et économiques

Les nanotechnologies en général constituent aujourd’hui un des axes prioritaires de recherche en France et de par le monde. Il s’agit en effet de répondre aux nouveaux défis que pose la réduction de taille des composants, circuits et systèmes à des échelles qui côtoient le nanomètre. Pour fixer les idées, un nanomètre (nm) correspond à un milliardième de mètre (50000 fois plus fin qu’un cheveu), alors qu’un atome est de l’ordre de 1 à quelques nanomètres et un virus mesure entre 10 et 100 nm (Fig.1).

Figure 1 : Ordres de grandeurs de certains objets physiques.

Les nanostructures magnétiques en particulier sont extrêmement actives car il s’agit d’un domaine hautement stratégique à très fort enjeu économique et au potentiel de développement très important [1]. L’augmentation des performances des appareils électroniques, expliquant pour une bonne part l’essor exceptionnel, ces quinze dernières années, des technologies de l’information et de la communication, est liée en premier lieu à la miniaturisation croissante des composants électroniques (transistor, capteurs, mémoire magnétique) (loi de Moore : « la densité d’informations contenue dans une puce double tous les 18 mois »). Cette course à la miniaturisation et à la densification de l’information suppose aussi un croisement fertile entre des disciplines scientifiques très diverses que l’on regroupe sous le vocable de « nanosciences ». Pour faire face aux défis ainsi posés à la recherche scientifique, la France se dote aujourd’hui d’un réseau de grandes centrales de micro-nanotechnologie, encore appelé réseau technologique de base (RTB). Plus, des réseaux de recherche et d’innovation technologiques (RIT), créés il y a quelques années et amenés à évoluer prochainement, permettent de favoriser la collaboration entre recherche publique et industrielle. Citons par exemple le Réseau micro- et nanotechnologies (RMNT), le Réseau national matériaux et procédés (RNMP) et le Réseau national de recherche en télécommunications (RNRT). [1] : Nanosciences, nanotechnologies. Rapport de l’Académie des sciences et de l’Académie des technologies éditions Tech & Doc (2004).

II-2 Ma thèse dans son contexte Ma thèse porte sur l’étude dynamique de renversement de l’aimantation dans les nanofils ferromagnétique. L’objectif visé est d’étudier la dynamique de spins et les phénomènes linéaires et non linéaires de renversement de l’aimantation dans les nano-objets structurés (en particulier dans les nanofils magnétiques). Ces types de structures sont particulièrement intéressants pour des études fondamentales dans les différents domaines de sciences nanométriques appliqués telles que le transport électronique direct (GMR : magnétorésistance géant) ou par injection du courant polarisé en spin et le renversement de l’aimantation. L’étude concerne principalement les nanofils constitués des structures en multicouche de Ni, Co et Co/Cu (diamètre des nanofils entre 15 nm et 100 nm), élaborés par la technique d’électrodéposition.

Pourquoi les nanofils ?

Un nanofils a un intérêt fondamental du fait que c’est un système unidimensionnel. Cet intérêt vient du fait qu’on diminue le nombre de degré de liberté dans le système étudié. En même temps, il représente, un système d’étude qui peut nous offrir une meilleure compréhension des phénomènes physique qui apparaisse dans des systèmes de taille réduit. C.à.d en diminuant la taille de l’échantillon jusqu’à la taille nanométrique, on intensifie les propriétés physiques.

Ce quoi les nanofils ?

Les nanofils sont des fils pleins de diamètre de l’ordre de 10-9 m et de longueur de quelque micromètre.il peuvent être fabriqué par divers matériaux comme les métaux magnétiques, semi-conducteur, isolant…. Ils constituent un exemple de structures magnétiques très important de par leur géométrie qui se trouve à l'origine de propriétés intéressantes autant du point de vue magnétique que celui du transport électronique. Ils peuvent se trouver des applications dans la nouvelle génération de mémoires magnétiques (MRAM (Magnetic Random Access Memory) qui a l’avantage considérable par rapport aux RAM traditionnelles d’être non volatiles) ou dans les nouveaux types de capteurs magnétiques (qui détectent les champs magnétiques), les dispositifs de transport et de traitement de l’information, l’électronique de spin pour le stockage de l’information et les têtes de lecture ainsi que dans les dispositifs optoélectroniques (écrans, afficheurs à cristaux liquides). La fabrication de nos échantillons a été la principale activité lors de la première année de la thèse. L’élaboration de ces nanofils pourrait être faire par plusieurs méthodes, une meilleurs parmi ses méthodes est l’électrodéposition électrochimique, qui est une méthode accessible est avantageuse.

Ce quoi la technique d’électrodéposition ?

La technique d’électrodéposition est un processus d’oxydoréduction qui permet de déposer un métal sur une surface conductrice à partir d’une solution contenant les ions du métal à déposer par le passage d’un courant électrique. Les nanofils étudiés sont obtenus par une méthode d’électrodéposition dans des membranes poreuses (polycarbonate, alumine) soit commerciales soit fabriquées localement. Les nanofils élaborés sont caractérisés structurellement et magnétiquement à l’aide des méthodes suivantes : VSM, FMR, MFM, AFM et TEM.

La phase finale du projet porte sur l’analyse et la synthèse des résultats obtenus, en particulier sous l’angle de la potentialité d’application en nanotechnologies (composants optoélectroniques, enregistrement magnétique de grande densité, biotechnologies).