JCJC - Jeunes chercheuses et jeunes chercheurs

– TUNE

Résumé de soumission

Les oxydes de métaux de transition ont été très étudiés ces deux dernières décennies en raison de leurs propriétés physiques exceptionnelles telles que supraconductrices, magnétiques (magnetoresistance colossale), thermoelectriques, dielectriques, multiferroiques ou encore pour leurs propriétés d?insertion d?alcalins pour le stockage de l?énergie. Ces dernières sont essentiellement dues à leur aptitude à présenter divers états d'oxydation (valence mixte) dans différentes coordinations -tétraédriques, octaédriques, pyramidales- favorisant ainsi la formation de nouvelles phases de structures originales 2D ou 3D et généralement des propriétés physiques uniques. Pour ces oxydes, l'état d'oxydation du métal de transition est directement lié à la teneur en oxygène. Le chimiste a beaucoup d'outils pour contrôler cette teneur en oxygène et/ou l'état d'oxydation du métal de transition. En effet, nous pouvons employer la substitution cationique ou les recuits sous pression d'oxygène ou d'hydrogène. Une autre route consiste à contrôler la teneur en oxygène par des méthodes de chimie douce et d?électrochimie. Ces dernières approches sont extrêmement puissantes pour mieux comprendre les relations structure- propriétés. Ainsi par exemple, il a été démontré il y a plusieurs années par Grenier et al. que l?on pouvait stabiliser la perovskite stoechiométrique SrCoO3 par oxydation électrochimique en milieu alcalin de la phase déficitaire SrCoO3-d et générer ainsi pour cette dernière des propriétés ferromagnétiques. En outre, l'approche basse température est connue pour être la meilleure façon de stabiliser des coordinations exotiques pour l?élément de transition. C?est le cas lors de la réduction de SrFeO3 par CaH2 à 300°C menant à la phase SrFeO2 avec la coordination plan carré pour le fer démontré par Tsujimoto et al.. Dans ce contexte, nous proposons d'explorer et générer de nouvelles structures à base d?oxydes mixte de cobalt et/ou de fer en vue de nouvelles propriétés de transport ou magnétiques. Notre approche pour produire de nouveaux matériaux est basée sur la chimie douce et l'électrochimie. En effet, par cette voie, nous souhaitons stabiliser des phases métastables ou des états d'oxydation peu communs et par conséquent découvrir des propriétés physiques. En outre, la basse température utilisée pour ces synthèses est en parfaite adéquation avec les enjeux environnementaux actuels. Dans les systèmes à électrons fortement corrélés, deux familles d?oxydes de cobalt à valence mixte non steochiométrique font l?objet actuellement d?une recherche intensive pour leurs propriétés magnétiques et de transport très originales : les familles LnBaCo2O5+d (« 112 ») et LnBaCo4O7+d (« 114 ») avec Ln=terre rare. La famille « 112 », étroitement liée à la structure de perovskite, présente une mise en ordre entre Ln et Ba et un déficit en oxygène dans les plan Ln-O ; tandis que la famille « 114 » est étroitement liée à la structure type spinelle mais s?en distingue par une coordinence purement tétraédrique du cobalt ; Cette famille tient son originalité par le présence de plan type kagome et aucun déficit en oxygène n?a été reporté. Curieusement, ces deux familles présentent des capacités remarquables pour l'insertion/desorption réversible de l?oxygène à des températures inférieures à 400°C. Les propriétés de ces deux familles sont étroitement liées à la steochiometrie en oxygène aussi bien sur le plan du transport (transition métal-isolant), que du magnétisme (ferrimagnétisme, frustrations magnétiques en raison de la présence de couches kagome dans la structure pour "le 114") extrêmement intéressantes. Ainsi, dans ce projet, nous proposons de contrôler la stoichiometrie en oxygène de ces systèmes par la chimie douce et l'électrochimie pour aboutir à une meilleure compréhension des relations structure-propriétés ainsi que la formation de structures uniques. En résumé, l'originalité de notre projet réside dans l'utilisation de chimie douce et l'électrochimie pour la stabilisation de nouvelles structures metastable en vue de la découverte des nouvelles propriétés magnétiques et de transport. La synergie entre les caractérisations structurales et physiques ainsi que la nouvelle compétence en chimie douce et électrochimie que nous voulons développer, cpnstituent les forces essentielles à la réussite de ce projet.

Coordination du projet

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Aide de l'ANR 0 euros
Début et durée du projet scientifique : - 0 Mois

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