Faits marquants scientifiques 2013

En matière condensée, les corrélations électroniques sous-tendent un grand nombre de phénomènes fondamentaux encore inexpliqués, dont certains peuvent déboucher sur de nouvelles applications (stockage de l'information, composants magnétiques, électronique de spin,…). Les systèmes étudiés sont très divers : systèmes supraconducteurs à haute température critique, manganites à magnétorésistance géante, systèmes multiferroïques, composés à fermions lourds, etc... Les couplages entre les degrés de libertés électroniques, magnétiques et de réseau sont à la base de tous ces phénomènes physiques.

Dans certains de ces systèmes contenant des ions magnétiques, la coexistence de différents types de couplages entre  ces ions peut donner naissance à des états magnétiques et électroniques très particuliers. C'est le cas de la nouvelle famille de composés CeM₂Al₁₀ (M : métal de transition Fe, Os, Ru). Les mesures de diffusion neutronique dans le composé CeRu₂Al₁₀ mettent en évidence la possibilité de faire coexister deux états magnétiques normalement antagonistes : un ordre magnétique à longue distance et un état appelé "isolant Kondo" qui tend à supprimer tout magnétisme. Ces mesures sont des éléments importants contribuant à la compréhension de  l'origine microscopique des propriétés magnétiques et électroniques de ces systèmes.

Une équipe de l’Iramis a sondé à l’aide de neutrons le magnétisme d’un cobaltate isolant. Ô surprise, ce composé présente une propriété considérée jusque-là par la communauté scientifique comme la signature de supraconducteurs à haute température critique (cuprates). Cette observation invite à une révision des modèles de ces matériaux.

Dans la conception du cœur d'un réacteur nucléaire, les matériaux de structure doivent être sélectionnés en ayant une bonne maitrise de leurs propriétés mécaniques et de leur tenue sous irradiation. La dispersion nanostructurée d'oxyde (aciers ODS : Oxide Dispersion Strengthening) est une méthode pour durcir les aciers. Ces matériaux sont envisagés comme matériaux de structure pour les réacteurs nucléaires du futur (génération IV, notamment pour les gaines de combustible dans les réacteurs à neutrons rapides RNR) ou les premières parois des réacteurs à fusion.

Pour valider ces orientations, une parfaite maitrise de l'élaboration de ces aciers ODS est nécessaire. La présente étude montre que les teneurs initiales en Ti, Y et O sont cruciales pour la cinétique de coalescence des particules d'oxyde et le comportement en température du matériau, qui déterminent ses propriétés mécaniques.