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Caractérisation du dopage de matériaux par relaxation RMN

par Anne-Marie, Poggi Mélanie - publié le , mis à jour le

Participants :
Sébastien Maron* (thèse), Thierry Gacoin

Collaboration avec Géraldine Dantelle (Institut Néel, Grenoble), François Devreux (PMC - groupe de Physique de l’Irrégularité) et Nadège Ollier (Laboratoire des Solides Irradiés Palaiseau).

Il est intéressant de connaître la valeur du taux de dopage en dopant paramagnétique dans une matrice diamagnétique. En effet, nombre de phénomènes sont reliés à la concentration en dopant, le plus connu d’entre eux étant le quench de concentration 1. Pour cela, un matériau modèle, LaPO4, a été synthétisé par voie colloïdale. Ce matériaux est connu pour sa capacité de substitution du lanthane par une terre rare de rayon ionique élevé comme le néodyme jusqu’à un taux de 100%.

Nous avons montré dans Phys. Chem. Chem. Phys.2 que la connaissance du temps de relaxation nucléaire longitudinal T1 permettait en particulier de mieux accéder aux faibles taux de dopage que la technique classique de la mesure du paramètre de maille obtenue par DRX (diffractométrie de rayons X) ; en effet, l’inverse du T1 suit une loi linéaire avec la concentration en dopant tandis que le paramètre de maille présente des valeurs dispersées. C’est ce que représente la figure ci-dessous. La mesure du T1 sur des échantillons synthétisés par voie solide montre l’influence du mélange des précurseurs sur sa valeur. Des mesures par RPE (Résonance paramagnétique électronique) effectuées au LSI ou à l’INSP (UMR 7588 CNRS – Paris 6) nous ont permis de comparer les valeurs expérimentales de T1 à celles obtenues à partir des temps de relaxation électronique.

D’autres matériaux phosphate, cristallins ou amorphe, sont en cours d’étude pour essayer de relier temps de relaxation et quantité de dopant quelle que soit la matrice.

Figure 1

1. A. Huignard, V. Buissette, A.-C. Franville, T. Gacoin and J.-P. Boilot, The Journal of physical Chemistry B ,2003, 107, 6764-6759.

2 S. Maron, G Dantelle, T. Gacoin and F. Devreux, Physical Chemistry Physics 2014,16,18788-18798.