de l'Université Louis PASTEUR

Antoine Senger

Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
THÈSE DE DOCTORAT de l'Université Louis PASTEUR Strasbourg I Spécialité : Sciences des Matériaux Présentée par Antoine Senger pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L'UNIVERSITÉ STRASBOURG I Films de nanotubes de carbone : Mécanisme de croissance et Magnétisme de films orientés Soutenue publiquement le 19 décembre 2008 devant le jury composé de : Annick Loiseau Présidente de jury François Garin Rapporteur interne Stephen Purcell Rapporteur externe Hervé Bulou Invité Pham Huu Cuong Invité François Le Normand Directeur de thèse

• principe de la méthode des di?érences finies


• enregistrement magnétique sur film mince


• reconstruction de la surface


• application aux calculs de courbes d'aimantation


• di?usion de volume


• magnétisme


• énergies d'activation de la di?usion de surface


• historique de la découverte des nanotubes de carbone

Sujets

• Rapporteur
• Louis Pasteur University
• Le Normand
• Loiseau
• Université Strasbourg I
• Metropolis
• Purcell
• Senger

Informations

• Publié par: profil-zyak-2012
• Publié le: 01 décembre 2008
• Nombre de lectures: 88
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 32 Mo

Extrait

2008TH?SE?DEdeDOCTORASoutenTos?deinl'Univvit?ersit?leLouislePkASTEURsRappStrasbPhamourgNormandIpubliquemend?cemSpan?cialit?co::SciencesPr?sidendesFMat?riauxRappPr?senStephent?eexterneparInAnCuongtoineran?oisSengerdepueourtobteni19rbreledevgradetdejuryDOCTEURmpDEdeL'UNIVERSIT?AnnicSTRASBOURLoiseauGteIjuryFilmsran?oideGarinnanotubesorteurdeternecarbonePurcell:orteurM?canismeHervdeBuloucrvit?oissanceHuuetInMaFgn?tismeLedeDirecteurfilmsth?seorient?sA C
.des.mati?res.Remerciemen.ts.72.11.In.tro.duction.9.1.1.Historique.deassol.a.d?couv.erte.desranspnanotub.es.de.carb.one......osition.......nanotub............9.1.2.Structure....de...29.....cole...R?sultats...d?le.....carb.....la...de...2.2.4...?rimen.....ransp.......de..............10.1.2.1agn?tismeN.an.o.t.ub.es.de.carb.onede.?rimen.........................i.......40.l'h.t.........ius.e10.1.2.2.N.an.o..bres.del?ationcarb.one..2.2.5.et...50.....1.5.4.?lectronique.............1.5.5.hamp...............1.5.6.de..12.1.3.M?tho.des.de.syn.th?se1.5.7.................1.6.th?se...............Mo.croissance.artie.................2.1.1.?rimen..12.1.3.1.A.r.c.?lectrique35.?rimen.............2.2.ysique.................D.himique.carbure.suiv.mo-.................2.2.212on1.3.2uV.ap.orisation.l.aser....2.2.3.particule...............u.croissance...........?termination.de...................2612T1.3.3ortD.?comp.osition.catalytique....................27.Eet.c........................13.1.4.?tat.de28l'artTauortnivspineau.de.la.croissance.des.nanotub.es.et.nanobres.de.carb.one.14.1.4.1.T28ecMhniques.exp.?rimen.tales..........................29.Organisation.la..................14.1.4.2.M.o.d?les.de.c2rd?lisationoilassances33.P.exp.tale...............................35.Proto.exp.tal........24.1.5.Propri?t?s.et.applic.ations........2.1.2.exp.taux.........................35.Mo.ph.ut.lis?..........25.1.5.1.Capil.larit?..............2.2.1.?comp.c.de.ydro.en.one.an.un.d?le.ciatif...............................4125D1.5.2iMdans?caniquepartic.l.........................44.?tat.la.............................45.N.c26et1.5.3de?lesectronique................48.D.exp.tales.Table...................v v1 2
(100)
.TI?.R.E.S.2.3laModed?leropin.um?rique......In.els.Le.......................bl?e.......d'aiman...........4.4.1..........51RecMA2.3.1.Princ.ip.e.de.la.m?tho.deledes85di?rences.nies......magn?tisme...magn?tisme...............t?rieurs..52r?cen2.3.2.Appli4.4cation.de.la.m?tho.de.des.d.i..?r?sultatsrences.nies.?.notre.probl?mede....54es2.3.3.R?c.apitulatifhangedu.mo.d?le.n3.5um?rique........4.au.....e.sur.de.............t....58.2.3.4tV.alidation.du94molesd?le96n.um?rique....4.2.5.............104........................59.2.4ysiqueR?sultats......Mo.......119...........3.4.................79.ructio.surfac.diaman.......3.4.2.ation.de.......3.4.3......62.2.4.1.Repro.duction.des.r?sultats.exp.?rimen.taux..............85.duction.hapitre.........Princi.limi62t2.4.2minceD4.1.2iusi.on.de.surface4.2vsmagn?tismediusion.de.v.olume........4.2.1.ons.la.........91.di?ren.es....63.2.4.3.I.nAniuemagn?tiquenferromagn?tiquesc.eProdu.rapp.ort.d'asp.ect.sur.les.vitesseserparamagn?tismeDES.ABLE.et.T.4...exp4.3.taux...............R?sultats64.2.4.4.?tude.de.la.n.ucl?ation..4.3.2.................d?lisation...................d?le............66.2.5116Pnersp.ectiv.es..........R?sultats.....................79.Premiers...................................3.4.1.onst68n2.6laDiscussioneetductonclusion............79.?nergi.d'activ.de.diusion.surface.............79.?c.concert?..................68.3.M?tho.de.MEAM.71823.1ConclusionLimites.des.mo.d?lisations.actuelles............................82.Magn?tisme.4.1.tro.g?n?rale.c.sur.magn?tisme....72.3.1.1.P.oten.tiels.e4.1.1mpiriquesp.et.tes.l'enregistremen.magn?tique.lm...85.?tat.l'art.assem.nanoparticules/nanols...........88.Rapp.de................72.3.1.2.M.?tho.des.A.b.initio91.No.i.de.de.mati?re...................4.2.2.s.ts.yp.de..................74.3.24.2.3Principsoteededanslamat?riauxm?tho.de.MEAM..4.2.4.cessus.tation.........................100.Sup................74.3.3.V.alidation.du.mo102d?leR?sultatsn?rimenum?rique..............................4.3.1.an..................77.3.3.1.Constan.tes.?lastiques..104.R?sultats.ts.............................110.Mo................78.3.3.2.?nergi.es.de.surface..........115.Mo.ph...............................4.4.2.d?le.um?rique......78.3.3.3.Co.ordination................4.5.......................................121.ofT.ABLE.DES.MA.TI?RES.5Surface4.5.1.Comparai.son136exp.?rience/simlaulation......143.b.....es.......Surface.........au...Co.e123Chemical4.5.2sIAlgorithmen.ue.n.cauxe.du.rappA.3.1ort.d'asp.ect..139.v.....................mo.......de.monitoring.f.notub.Dep.ered124Bibliographie4.5.3136IMetropn.ue.n.c.e.de.laApplicatitempde?raturemansur.le.c.hamp.com?tastablesercitif..............Distribution.du.141....126.4.5.4.I.n.ue.n.c.e141de.la.densit?..............B.3.v.enne...........142.de.de.In.thermal.endence.gro.on.b.ap.t.T127t4.6MicrobalanceDiscussion.et.cA.2.2onclusionde.olis.........................A.3.on.calculs.courb.d'ai.tation...............139.?tats..129.5.Conclusion.131.A.Algorithme.de.Mon.te-Carlo.Metrop.olis.135.A.1.Rapp.eBlsdededistancephpremierysiqueoisinstatistiqueB.1.nie.....................................B.2.innie........135.A.2.Calcul.n.um?rique.d'une.mo.y.enne.statistique........141.Distance.premier.oisin.y....................135.A.2.1.AlgorithmeCna?fde.calcul.l'?nergie.paires.D.situ.the.d.p.o.the.wth.carb.na-.es.y.V.or.osi.ion.y.ap.Elemen.O.cillating.145.205.S6RTTI?ABLEEDESMA250 cm
r?ussirremercie?galemenMessieursetiteDrillon?etfHirlimann,r,directeursuret!directeur-adjoin(ettjoursdesel'InstitutetdeFPhpysiquepauseset?Chimie?cialedesphMat?riauxinnidepStrasbetourgosges...(UMRCl7504)tsdeMullerm'alevqu'?oir?accueilliJBdansleurvlabaoratoireUnep?reourtoujours)ytseectuerpmoncelletra,v?mile,ailpde?th?se.baladeUnBrigitte,grandMicremerciemenitMesvona??Jean-GeFpran?oistecLemanip',NormandBopsonour.auvouroiretencadr?d'id?esmagrandth?sebienduranfamilletmeceslatroistionans.monJem'aluim'endoispaquetbsureaucoelledau!pnir,tan?ttoussurmonlemonplanbscienmatiquelle,o?leursasoutien.culturelesdetlalesscience:desOliviemat?riauxOvidiu,m'ahal,baudeaucoupuappGuillaume.ort?remerciemenquevsurtletplanBernardhetumainorgeso?aullumelsaourr?ellesoutien?coutehniquemelafainsiuChristineteglindesourplusaideprotables.BessyUnMercigrandManmerciet?pHervles?caf?sBuloulesquid?batsm'aplusUnqu'aid?merciauacourss?rdemacesquitroissuann?es.faireDdans'unevie.grandemendispsponibilit?,?ilpaquisuapprismequifaireapprendproterundedesesysiqueconnaissanceslesJedeRemerciemenenVinformatiqueduetrigoenEtphourysique.unJemerciremercie?galemenquitlestouspartagelescassouletmemTiti,breserdeetitl'?quiponhomme,eetapvdemoiseecL?onie,quiourj'aipatiencetleurraGr?ceveux,aill?soucisptransformenendanentdanscesVtroisann?es3sp
1;54 A
1;42 A
3;4 A
(C )60
C C60 70
esuesd?couvrendderuonecarblesonegraphite.?taiensetKr?tsclelesdiamantstduetvledegraphite.structureDansballonlepardil'ordreamanl'int,delesypatomes1.1decarbd'uneoneKrotosonnou-tfuller?nes.hlybrid?atomessrappdes(gureerte[2]et?lectriqueondetformesunHistoriquemenenenvironnemenarbtplanst?tra-de?driqueV;aals.laRepdistanceFig.carbr?sentationone-carb1985,one?rienceenorisationtreal.plusuproellecone,hesespvteoisinsformeedestcarbdecar-d?couvcellelafodeEnHistoriqueet1.1th?tisen(gurede1.1).mol?culesLenanotubgraphitede(degseulesut,reet1.2)teractionsetrepr?sencteonessousdeuxladi?renformeestdetplanseparall?lesandeWgraph?ne.Fig.Danscr?sentationhaquediamant.feuille1.2deRepgraph?ne,dulesEnatomeslorsdeexpcdearapblaser,oneetson[1]ttdispneos?svselonformeuncarbmailllesageCettehexagonal?ceo?pr?senlasousdistanceacarbd'uneoneferm?e-carb60onedeenonetrebplusquiproellecd'unhesdevotballoisins1.3).v1990,authnerductional.trosynIntconnm?tho.arc1991,desdedesynetdepar1EnChapitrelors?lectrique,laLath?sedistancefuller?nesinm?thoter-planairearcestIijima.3;4 A
3;15 A
C60
1;4 nm
10 100 m
(n;m)
! ! !
AB = na +ma1 2
raremecarbcarboneonedond'Hamadatid?auxlesnanotubextr?mit?srectanglesonoirteferm?eseparsondesLademi-fuller?nes.rectangleLesOnnanotud?couvrebrel?vesobservd?couvdesertsenparcertainsIijimtaLeursonlongueurtrepr?senendefaitladespnanotubtiersesdudeIlcarbesonestructureditstr?e.tmsonultiparoiscarbsens(MWtCNT)n:Nanotubilsdesondontnoncomparieos?splusieursdedeplusieurssimplecylindresnanotucoaxiauxs'imagideoncarbsuroneonespac?slled'unenaledistanceoupde,l'ordretdededeCHAPITREcylindressadeslescommecarbvust(gureque1.4).tIlr?alit?,existeplus?galemennanobrestonedesennanotubesesdeencarbrel?oneglobalditslamaismonoparoistects.(SWdeCNT)nanotubquioneneformesonlestferm?esconstitu?sdesque?tred'untreseone.uetlcarbnanotubnanotubela(gureour1.5).uCesederniersestseunerassemdansblenetl'ong?n?ralemen.tdonenefagots.laLagraph?nedistancelaennanotubtreledeuxenanotub?riencees,el?sr?giecommeparcodesecteurinlesteractionsINTRODUCTIONdeone.VfautanvderqueWnanotubaals,deestonedeenl'ordred'unedeid?ale?tretr?stnenrenconeuvEnpon[4].eFig.fr?quemmen1.3desdMol?culecarbdequionetcarbfait.nanotubFig.de1.4onemoinsNanotubecedequ'ilscavr-tbemenonedemultipam?mroistructurese.di?renFig.par1.5asp1.2.1NanotubesecarbdeLescaesr-carbbononeunemonopacylindriqueroi.tDepuis,extr?mit?sdetnomoubreusesparm?thodemi-sph?res.desdiamdevsynenth?seesonCestet?t?nanom?tres?leurlabdeor?es.?Pesarall?leme.nvisiont,plusunepgrandesevterari?t?nd'?tudesbsurdelesonepropri?t?s,delanerstructurefeuilleetgraph?neleslaquellepd?coupossiblesunapplicationsquedesenroulenanotublui-m?meesDedemani?recarbtoned?coupale?t?danspubli?e.feui1.2deStructured?Dansendcettestructuresection,dunouse.alld?nitonscdellad'enstructuredesdesexpnanotubappesindicesde[5],carb?tanonelesaiordonn?esnvsisonquesuiescelledansdes[3]nanobres1.de1