Doctorant.e sur la ligne ID12 dans le groupe Electronic Structure, Magnetism & Dynamics (F/H)

Sujet de thèse: Nouveau matériaux fonctionnels obtenus par insertion d'hydrogène dans des composés intermétalliques magnétiques

Les aimants à base de métaux de transition 3d (T=Fe, Co) sont étudiés depuis des décennies car la pléthore de propriétés magnétiques qui y sont observées constitue un excellent terrain de jeu pour élucider les principes fondamentaux du magnétisme à l'état solide. En outre, ces composés sont d'une importance capitale dans la vie moderne : aimants permanents pour l'industrie électromotrice et les éoliennes ou matériaux magnétocaloriques pour la technologie de réfrigération écologique. On a découvert que certains de ces systèmes ont la capacité de stocker l'hydrogène dans le réseau, et apparaissent donc comme des matériaux fonctionnels prometteurs pour l'énergie verte. L'insertion d'hydrogène entraîne une forte expansion du réseau cristallin, voire une modification de la symétrie cristalline. Une telle modification affecte inévitablement les propriétés magnétiques, par exemple l'augmentation de la température de mise en ordre et de la coercivité ou la conversion d'un antiferromagnétique en ferromagnétique. De plus, certains de ces alliages deviennent supraconducteurs lors de l'insertion d'hydrogène.

L'objectif principal de cette thèse est de comprendre l'origine microscopique des effets induits par la présence d'hydrogène dans ces systèmes. Pour atteindre cet objectif, nous prévoyons d'exploiter pleinement la spectroscopie d'absorption des rayons X (XAS), y compris le dichroïsme circulaire magnétique des rayons X (XMCD), qui est une technique intrinsèquement sélective en termes d'éléments et d'orbitales, en même temps que la diffraction des rayons X (XRD) et les mesures magnétiques macroscopiques. Pour démêler l'effet de pression « chimique » de l'expansion du réseau, des expériences de spectroscopie d'absorption des rayons X seront également réalisées sous une pression externe appliquée. La synthèse à haute pression d'hydrogène sera également testée afin d'élargir la gamme des teneurs en hydrogène. Le principal résultat attendu du travail de doctorat est la compréhension du rôle de l'hydrogène sur l’interaction complexe des degrés de liberté du réseau, électronique et magnétique, qui est la clé des futures applications technologiques. 

Le projet se déroulera à l'Institut Néel (Grenoble, France) et sur la ligne de lumière ID12 de l'ESRF (Grenoble, France), et l'étudiant(e) sera co-supervisé par le Dr. Fabrice Wilhelm (ESRF) et le Prof. Olivier Isnard (Institut Néel).

Ce projet de doctorat est cofinancé par le programme GATES@UGA et par l'ESRF à parts égales. Il nous permettra de tirer parti de l'expertise de chaque partenaire afin de produire une science pionnière et à fort impact sur ces nouveaux fascinants matériaux fonctionnels. Pour plus d’informations, veuillez contacter Dr. Fabrice Wilhelm (tel.: +33 (0)4 76 88 24 19, email: wilhelm@esrf.fr) and Prof. Olivier Isnard (tel.: +33 (0)4 76 88 11 46, olivier.isnard@neel.cnrs.fr)