Faits marquants scientifiques 2018

12 avril 2018

Diffusion de l’hémoglobine : impact sur le transport d’oxygène par les globules rouges

La diffusion des macromolécules dans les cellules ne suit généralement pas des lois simples de diffusion du fait de la grande quantité et diversité de molécules présentes dans ce milieu. Les globules rouges présentent un cas particulier de cellules composées quasi-exclusivement d’une seule protéine presque sphérique : l’hémoglobine, reconnue depuis longtemps comme augmentant par sa diffusion le transport d’oxygène à travers une solution.

L'objectif de notre étude a été d’essayer de comprendre si la diffusion de l’hémoglobine au sein du globule rouge modifie la cinétique de capture d’oxygène par la cellule. Cette diffusion a été mesurée en solution pour plusieurs concentrations, par spectrométrie à écho de spin de neutrons. Par cette technique on observe que cette diffusion reste brownienne jusqu’à des concentrations physiologiques, et reste similaire pour une même concentration, au sein des globules rouges et en solution. Il est enfin remarquable de constater que la concentration en hémoglobine dans les globules rouges correspond à un optimum du transport d’oxygène.

24 septembre 2018

New magnetic phase of the chiral skyrmion material Cu2OSeO3

Fengjiao Qian, Lars J. Bannenberg, Heribert Wilhelm, Grégory Chaboussant, Lisa M. Debeer-Schmitt, Marcus P. Schmidt, Aisha Aqeel, Thomas T. M. Palstra, Ekkes Brück, Anton J. E. Lefering, Catherine Pappas, Maxim Mostovoy, Andrey O. Leonov

The lack of inversion symmetry in the crystal lattice of magnetic materials gives rise to complex noncollinear spin orders through interactions of a relativistic nature, resulting in interesting physical phenomena, such as emergent electromagnetism. Studies of cubic chiral magnets revealed a universal magnetic phase diagram composed of helical spiral, conical spiral, and skyrmion crystal phases. We report a remarkable deviation from this universal behavior. By combining neutron diffraction with magnetizationmeasurements, we observe a newmultidomain state in Cu2OSeO3. Just below the upper critical field at which the conical spiral state disappears, the spiralwave vector rotates away from the magnetic field direction. This transition gives rise to large magnetic fluctuations. We clarify the physical origin of the new state and discuss its multiferroic properties.

http://dx.doi.org/10.1126/sciadv.aat7323

08 septembre 2018

Étude par diffusion de neutrons des propriétés élastiques des pérovskites hybrides halogénées

Lien avec leurs propriétés photovoltaïques et maitrise de la séparation e^--trou

Les cellules solaires à base de pérovskites présentent de fort rendement car elles permettent d'élargir la fraction du spectre solaire qui peut être converti en électricité. Ces performances sont directement liées à leur structure cristalline bien particulière, dont les propriétés de vibrations ont été étudiées par diffusion de neutrons.

Cette étude permet d'atteindre l'ensemble des propriétés élastiques de ces matériaux, données indispensables pour progresser dans l'utilisation des pérovskites hybrides halogénées pour une utilisation en cellule photovoltaïque ou comme émetteur de lumière.

Étude par diffusion de neutrons des propriétés élastiques des pérovskites hybrides halogénées

29 août 2018

Spin textures induced by quenched disorder in a reentrant spin glass: Vortices versus “frustrated” skyrmions

I. Mirebeau, N. Martin, M. Deutsch, L. J. Bannenberg, C. Pappas, G. Chaboussant, R. Cubitt, C. Decorse, and A. O. Leonov

Reentrant spin glasses are frustrated disordered ferromagnets developing vortexlike textures under an applied magnetic field. Our study of a Ni0.81Mn0.19 ${Ni}_{0.81} {Mn}_{0.19}$ single crystal by small angle neutron scattering clarifies their internal structure and shows that these textures are randomly distributed. Spin components transverse to the magnetic field rotate over length scales of 3–15 nm in the explored field range, decreasing as field increases according to a scaling law. Monte Carlo simulations reveal that the internal structure of the vortices is strongly distorted and differs from that assumed for “frustrated” skyrmions, built upon a competition between symmetric exchange interactions. Isolated vortices have small noninteger topological charge. The vortices keep an anisotropic shape on a three-dimensional lattice, recalling “croutons” in a “ferromagnetic soup.” Their size and number can be tuned independently by the magnetic field and concentration x $x$ (or heat treatment), respectively. This opens an original route to understand and control the influence of quenched disorder in systems hosting nontrivial spin textures.

http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.98.014420

28 mai 2018

H‐Mediated Magnetic Interactions between Layers in a 2D MnII–Dicyanamide Polymer: Neutron Diffraction, DFT, and Quantum Monte Carlo Calculations

Béatrice Gillon, Albert Hammerschmied, Arsen Gukasov, Alain Cousson, Thomas Cauchy, Eliseo Ruiz, John A. Schlueter, Jamie L. Manson

We report neutron‐diffraction investigations of the quasi‐2D Mn^II(dca)₂(pym)(H₂O) (pym = N₂C₄H₄) compound, where high‐spin Mn^II ions are bridged by dicyanamide anions, [N(CN)₂]^– (herein abbreviated dca). Inside the layers, Mn²⁺ ions are connected by single or double dca bridges. The magnetic phase diagram was established by neutron diffraction on a single crystal. In the low‐field phase, the Mn^II ions are antiferromagnetically ordered in the layers, with moments nearly parallel to the c axis, and the layers are antiferromagnetically coupled. The spin‐flop phase corresponds to ferromagnetic coupling between the antiferromagnetic layers, in which the Mn^II moments are nearly perpendicular to the c axis. The induced spin‐density distribution in the paramagnetic phase, determined by polarized neutron diffraction, visualizes the superexchange pathways through the dca ligands within the layers and through H bonding between neighboring layers. The theoretical spin density obtained by bidimensional periodic DFT calculations is compared with the experimental results. Furthermore, quantum Monte Carlo simulations have been performed to compare the DFT results with experimental susceptibility measurements.

https://doi.org/10.1002/ejic.201700971

$H‐Mediated Magnetic Interactions between Layers in a 2D MnII–Dicyanamide Polymer: Neutron Diffraction, DFT, and Quantum Monte Carlo Calculations$

Faits marquants scientifiques 2018

Groupe "Matière molle et biophysique" - MMB

Nouvelles frontières dans les matériaux quantiques - NFMQ