Projet ANR-10-INTB-0907 – MINAFC : Céramiques Nanostructurées de Ferrites pour Hyperfréquences : de la Recherche Fondamentale vers les Dispositifs Intégrés.
Programme : Blanc international - Sciences de l'information, de la matière et de l'ingénierie : Sciences de l'ingénierie, matériaux, procédés, énergie (Blanc Inter SIMI 9) 2010
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : ammar-merah souad (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR PARIS B)
Partenaires : AAM ACADEMICA AREA DE MATERIALS PARTICULATE MATERIALS GROUP; Laboratoire de Physique de l'État Condense; Laboratoire des Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Énergie; Interfaces, Traitements, Organisation et Dynamique des Systèmes; IRM INSTITUTO DE INVESTIGACIONES IN MATERIALES INSTITUT OF RESEARCH ON MATERIALS MEXICO; Université Paris Diderot
Montant : 286700.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 36 mois
Résumé : MINAFC regroupe 5 équipes de recherche impliquées aussi bien dans la préparation de nanopoudres magnétiques que leur consolidation sous forme de céramiques nanostructurées, leur caractérisation et l'étude de leurs propriétés magnétiques avec un intérêt particulier pour leurs applications en hyperfréquences. Les principaux objectifs de ce projet se déclinent en recherche fondamentale et appliquée pour étendre les connaissances actuelles sur les matériaux magnétiques granulaires au cas des matériaux nanocristallins, pour  concevoir à terme de nouveaux dispositifs électromagnétiques. Notre choix s’est porté sur les ferrites comme céramiques magnétiques modèles. En raison de leur richesse chimique et structurale, Ils ont longtemps été utilisés comme supports pour l’enregistrement magnétique, inductances haute fréquence, absorbeurs micro-ondes, antennes et dans pratiquement tous les systèmes de communication. Les ferrites spinelles et grenat sont utilisés dans la gamme de fréquences allant de plusieurs centaines de MHz à plusieurs GHz et les hexaferrites dans la gamme des GHz. Si des avancées techniques ont été atteintes dans la fabrication de nanoparticles, leur consolidation en maintenant la taille des grains à quelques nanomètres reste un véritable challenge et devrait ouvrir un large champ d’application dans le domaine du magnétisme en général et des hyperfréquences en particulier. Le frittage par Spark Plasma Sintering (SPS) est une technique prometteuse, comme en témoignent les résultats préliminaires obtenus par une collaboration antérieure entre les partenaires 1 (France) et 4 (Mexique). Elle offre l’avantage de réduire considérablement les temps et les températures de frittage. Elle sera particulièrement utilisée pendant le projet.
Le consortium franco-mexicain proposé dans le cadre de ce projet offre de réelles chances de réussite. Deux groupes de chimistes, le laboratoire ITODYS qui a développé une méthode originale de synthèse par chimie douce de nanoparticules de taille et de forme contrôlées (Partenaire 1) et le laboratoire AAM qui a une expertise dans l'élaboration de nanoparticules par mécanosynthèse (Partenaire 5) ; Deux groupes spécialisés dans l'étude et les applications des matériaux magnétiques, les laboratoires SATIE (Partenaire 3) et IRM (Partenaire 4) et un groupe ayant une expertise dans l'analyse des structures magnétiques par spectroscopie Mössbauer et leur étude théorique, le laboratoire LPEC de l’Université du Maine Le Mans (Partenaire 2).
Il est important de noter que les propriétés générales des nanomatériaux sont extrêmement différentes de celles de leurs équivalents massifs. Cela est essentiellement dû au fait que la surface des nanoparticules (ou les interfaces entre les nanocristaux) devient prépondérante. La forte concentration de défauts dans ce type de zone et l’interruption de la liaison chimique affectent grandement les propriétés magnétique de ces objets. Les interactions magnétiques entre les particules ou les cristaux (qui dépendent de manière complexe des distances moyennes, de la possibilité de former des clusters, de la nature des joints de grains, etc), ont pour conséquence une modification complète des propriétés magnétiques macroscopiques. Cette particularité des nanomatériaux sera étudiée dans le cadre de ce projet, car elle pourrait générer de nouveaux comportements magnétiques avec des applications technologiques originales ou optimisées. Enfin, les études magnétiques,  théoriques couplées aux mesures expérimentales réalisées sur toutes les nanostructures élaborées, permettront de mieux cerner ces comportements. En fonction des résultats obtenus des dispositifs micro-ondes, incluant ces nanomatériaux, seront envisagés, voire fabriqués.