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Etude des composes lamellaires de typeAxCoO2 (A = Na ET Li) a structure triangulaire

Ce mémoire porte sur l’élaboration et la caractérisation de composés AxCoO2 (A= Na et Li). Au cours de ce travail, des matériaux polycristallins de type NaxCoO2, homogènes en composition et ayant un taux de sodium très proche de celui attendu, ont été synthétisés par la méthode « sol-gel ». Les mesures d’aimantation en fonction de la température ont montré que ces échantillons possédaient un comportement de type Curie-Weiss.
Parallèlement aux poudres, des monocristaux de composés AxCoO2 (A= Na et Li) ont été synthétisés par la méthode de la zone fondue. A l’aide de différentes techniques de caractérisation (diffraction X, microscopie électronique à balayage, microscopie optique et analyse chimique), nos avons montré que ces monocristaux étaient monophasés, homogènes en composition et de bonne qualité cristalline.
L’étude du comportement des surfaces des monocristaux AxCoO2 (A= Na et Li) a montré que les surfaces des deux types de composés pouvaient être modifiées par application d’une différence de potentiel entre la pointe conductrice d’un microscope AFM et l’échantillon. Le mécanisme par lequel les surfaces sont modifiées est un mécanisme d’intercalation/désintercalation électrochimique des ions alcalins. Ces changements conduisent à l’obtention de régions ayant des taux d’alcalin différents, donc ayant une conductivité électrique locale différente.
La possibilité de transformer électrochimiquement, et ce de manière réversible, les surfaces des monocristaux AxCoO2 (A= Na et Li) montre que de tels composés pourraient être utilisés comme supports de stockage d’informations réinscriptibles, ce qui représente une alternative à l’inscription magnétique utilisée actuellement.

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11 Introduction Du fait de leurs propriétés physico-chimiques remarquables, les oxydes de métaux de transition sont utilisés dans de nombreuses applications telles que l’enregistrement magnétique, la conversion et le stockage de l’énergie, la microélectronique, la catalyse… En particulier, l’utilisation des matériaux magnétiques reste aujourd’hui incontournable pour la production et l’utilisation de l’énergie électrique. Ces matériaux sont également très utilisés, sous forme de couches ou de multicouches, pour la lecture, l’écriture ou le stockage d’informations (microinformatique, enregistrement audio/vidéo…). En outre, l’intégration des matériaux magnétiques et la diminution des volumes des matériels électroniques ont orienté les travaux de recherche actuels vers de nouvelles structures et mises en forme, associées à des optimisations fines. C’est pourquoi, la recherche de matériaux présentant des propriétés nouvelles intéressantes reste une préoccupation majeure des scientifiques, comme des industriels. L’étude présentée ici a porté sur les oxydes lamellaires de type Na x CoO 2 pour lesquels la diminution du taux de sodium conduit à l’oxydation de l’ion Co 3+ en Co 4+ , et donne lieu à des propriétés physiques remarquables. Dans un premier temps, de tels composés ont été étudiés en tant que matériaux potentiels pour électrodes positives dans les batteries. De nombreuses études ont été effectuées depuis la découverte d’un pouvoir thermoélectrique élevé par Terasaki en 1997 [Terasaki1997] dans le composé Na 0,5 CoO 2 . Cette famille de composés possède en effet, un pouvoir thermoélectrique important, associé à une conductivité électrique élevée et à une faible conductivité thermique. Tout récemment, la communauté scientifique internationale a manifesté à nouveau un très vif intérêt pour ces oxydes. Ce regain d’intérêt s’explique par la découverte de la supraconductivité par l’équipe de Takada en 2003 [Takada2003] lorsque ces composés lamellaires ont un taux de sodium d’environ 0,30 et qu’ils sont intercalés avec des molécules d’eau. L’intérêt particulier pour ces composés a comme origine leur analogie avec les cuprates supraconducteurs à haute température critique. En effet, les deux types de composés ont des structures lamellaires, mais la géométrie de leurs plans de conduction est différente : triangulaire dans le cas des cobaltites et carrée dans le cas des cuprates. La compréhension de l’origine de la supraconductivité dans ces composés permet ainsi d’envisager des avancées dans la compréhension de la supraconductivité non-conventionnelle.

International thesis/dissertation

Facoltà: Chimie

Autore: Oana Dragos Contatta »

Composta da 165 pagine.

 

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Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.