Thèse présentée pour obtenir le grade de docteur de l'Université Joseph Fourier, dirigée par Bernard Barbara et soutenue publiquement le 28 octobre 1999 devant le jury constitué par :
Le document dont le résumé est reproduit à continuation est mon travail de thèse. Vous pouvez le télécharger ici au format PDF :
Les système magnétiques de taille nanométrique présentent un intérêt particulier puisque l'échelle nanométrique est aussi celle des longueurs caractéristiques du magnétisme : longueur d'échange et épaisseur de paroi de Bloch. Cette thèse décrit un travail expérimental d'étude du magnétisme sur des nanoparticules magnétiques individuelles à basse température à l'aide de la technique du micro-SQUID.
À cette échelle, les particules sont des monodomaines et le retournement de l'aimantation a lieu par rotation uniforme. L'anisotropie magnétique, qui a plusieurs origines physiques, est représentée par un potentiel fonction de l'orientation de l'aimantation. À température suffisamment basse, l'aimantation est constamment dans un minimum de ce potentiel. L'application d'un champ extérieur peut faire disparaître ce minimum et produire un retournement brusque de l'aimantation. Ce sont ces champs de retournement que nous mesurons expérimentalement. À température plus haute, le système est capable de franchir une barrière d'énergie. La mesure des champs de retournement en fonction de la température nous renseigne donc sur la dynamique du système.
Pour réaliser ces mesures, nous avons développé la technique du magnétomètre à micro-SQUID afin d'en améliorer la précision et la souplesse. Ces modifications nous ont permis de réaliser des mesures en trois dimensions qui permettent une détermination expérimentale de l'anisotropie effective de la particule. Nous avons montré l'utilité des extensions en deux et trois dimensions au modèle de Stoner-Wohlfarth en vérifiant des prédictions qualitatives surprenantes de ces extensions. Les mesures dynamiques montrent un bon accord avec le modèle d'activation thermique de Néel-Brown, mais des déviations au modèle à basse température soulèvent la question d'un possible effet tunnel de l'aimantation.