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Auteur(s)
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Jean-Pierre NOZIÈRES : Ingénieur de l’Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG) - Docteur en Physique - Chercheur au Centre National de la Recherche scientifique (CNRS)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Au cours des 10 dernières années, des progrès considérables ont été enregistrés dans le domaine des matériaux magnétiques tant à l’état massif (aimants permanents, matériaux ultra-doux, biomatériaux...) que sous forme de couches minces (enregistrement magnétique de haute densité, microsystèmes magnétostrictifs intégrés...). L’objet de cet article est de présenter les concepts fondamentaux du magnétisme, afin de bien comprendre les relations entre propriétés fondamentales et propriétés d’application. Nous diviserons le texte en deux parties, correspondant aux deux échelles caractéristiques du magnétisme : l’échelle atomique, à l’origine des propriétés intrinsèques comme l’aimantation, spontanée, l’anisotropie magnétocristalline, et la magnétostriction et l’échelle mésoscopique qui définit les propriétés extrinsèques comme les structures en domaines, et les processus d’aimantation. Enfin, nous donnerons un bref aperçu des propriétés spécifiques aux couches minces magnétiques, actuellement en plein essor, et nous commenterons les principales applications des matériaux magnétiques : matériaux doux, aimants permanents et matériaux pour l’enregistrement magnétique de haute densité.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 1989 par Jean-Louis PORTESEIL
- Version courante de août 2018 par Hélène BEA, Liliana D. BUDA-PREJBEANU
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2. Magnétisme à l’échelle mésoscopique [4]
2.1 Énergie magnétostatique. Champ démagnétisant
Deux moments magnétiques
et
distants de rij , équivalents à des dipôles magnétiques, sont couplés par des interactions dipolaires magnétiques :
Pour µi = µj = 1 µB, on obtient ED ª 10–24J, ce qui est très inférieur à l’énergie d’échange (ª 10–20J). En conséquence, les interactions dipolaires n’ont aucun rôle sur l’ordre magnétique à l’échelle atomique. Par contre, comme elles décroissent beaucoup moins vite que les interactions d’échange qui varient typiquement en 1/r10, elles vont influencer l’ordre magnétique à longue distance.
Pour estimer les interactions dipolaires, il est pratique de considérer par analogie avec les dipôles électriques l’existence de pôles magnétiques de surface fictifs, de densité surfacique :
où
est la normale à la surface en chaque point. Ces pôles de surface induisent un champ démagnétisant
de signe opposé à l’aimantation (figure 4) : Un échantillon aimanté tend donc toujours à se désaimanter spontanément sous l’action de son propre champ démagnétisant.
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Magnétisme à l’échelle mésoscopique [4]
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