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Supprimer l’hystérésis d’un matériau magnétocalorique en le bombardant avec des ions multichargés

GIF Des physiciens ont supprimé l’hystérésis thermique d’un film mince d’arséniure de manganèse en l’irradiant avec des ions multichargés de néon. Débarrassé de cette source d’irréversibilité qui le rendait impropre à toute utilisation pratique, ce matériau magnétocalorique devient un candidat de choix pour la réalisation de réfrigérateurs magnétiques.

Dans la perspective de développer des réfrigérateurs plus efficaces et nécessitant bien moins de maintenance que les systèmes actuels, les physiciens s’intéressent de près aux matériaux présentant un fort effet magnétocalorique. Ces matériaux présentent des propriétés thermodynamiques leur permettant de proposer une alternative aux fluides utilisés dans tous les systèmes de réfrigération. De même qu’un gaz s’échauffe lorsqu’il est comprimé et se refroidit lorsqu’il se détend, un matériau magnétocalorique s’échauffe lorsqu’on l’aimante en le plaçant dans un champ magnétique intense et se refroidit en se désaimantant. Toutefois, dans les matériaux fortement magnétocaloriques actuellement connus, cette propriété est due à un changement de structure cristalline, elle présente donc une forte hystérésis, c’est-à-dire un retard à l’aimantation et à la désaimantation lorsque l’on change le champ magnétique. Or cette hystérésis est une source d’irréversibilité importante qui interdit toute utilisation pour la réfrigération. En bombardant des couches minces d’arséniure de manganèse (MnAs), avec des ions multichargés de faible énergie, des physiciens de l’Institut des nanosciences de Paris - INSP (CNRS / UPMC) ont implanté au cœur de ce matériau des défauts facilitant fortement les transitions de structure cristalline. Ils ont de la sorte éliminé l’hystérésis thermique de ce matériau tout en conservant ses fortes propriétés magnétocaloriques. Cette nouvelle méthode ouvre des perspectives particulièrement intéressantes dans la manipulation des propriétés magnétiques des couches minces et, plus spécifiquement, concernant l’application de l’effet magnétocalorique du MnAs comme technique alternative de réfrigération. Ce travail est publié dans la revue Applied Physics Letters.

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