La diffusion des neutrons à haute énergie est un outil puissant en spectroscopie, permettant aux chercheurs de sonder les propriétés physiques et chimiques de nombreux matériaux différents.
Il est particulièrement bien adapté à l'étude des structures denses et complexes des composés intermétalliques lanthanide-fer, tels que le célèbre Nd2 Fe14 B. Jusqu'à présent, cependant, les chercheurs n'ont toujours pas trouvé comment sonder les précieuses propriétés magnétiques du matériau en utilisant la diffusion de neutrons.
Dans une nouvelle étude publiée dans The European Physical Journal Plus , Michael Kuz'min de l'Université d'Aix-Marseille, en collaboration avec Manuel Richter du Leibniz IFW Dresden, présentent une correction de la technique qui pourrait être utilisée pour déterminer le « champ d'échange » du Nd :un indicateur important de ses propriétés magnétiques.
L'approche du duo pourrait aider les chercheurs à mieux comprendre les origines de la haute résistance à la démagnétisation des composés du néodyme, qui est cruciale pour leur utilisation comme aimants permanents, indispensables pour les éoliennes, les voitures électriques et les robots.
Le champ d'échange d'un métal mesure le degré d'alignement entre les spins quantiques de ses atomes voisins, qui est fortement lié à la force de son magnétisme. Il peut être déterminé en mesurant la différence entre deux quantités clés.
Le premier d'entre eux est l'énergie de transition nécessaire aux électrons en orbite pour se déplacer entre des « multiples » :des niveaux d'énergie rapprochés associés aux structures électroniques des atomes de Nd. Deuxièmement, la division spin-orbite décrit l'interaction entre le moment angulaire régulier du spin des électrons et leur orbite autour de leurs atomes.
Pour les mesures du champ d'échange de Nd, des défis apparaissent puisque ces deux quantités sont affectées par les champs électriques générés par la disposition des ions entourant les atomes de Nd dans le réseau cristallin, qui interfèrent avec les interactions mutuelles entre leurs électrons en orbite.
Dans leur étude, Kuz'min et Richter proposent un nouvel ensemble de formules pour corriger l'influence de ce champ électrique. En appliquant ces corrections à leurs observations, le duo espère que les chercheurs des futures expériences pourront être mieux placés pour explorer et exploiter les propriétés magnétiques du métal à l'aide de la spectroscopie neutronique.
Plus d'informations : Michael D. Kuz'min et al, Champs d'échange de lanthanides et transitions intermultiples dans les matériaux à aimant permanent, The European Physical Journal Plus (2023). DOI :10.1140/epjp/s13360-023-04449-5
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