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Diversité scientifique et technologique
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Préorientation - PNS : Magnétisme - 3PMPOLN1

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  • Volumes horaires

    • CM : 14.0
    • TD : 14.0
    • TP : 20.0
    Crédits ECTS : 3.0

Objectifs

Ce module d'enseignement aborde un domaine particulièrement représentatif de la filière Physique-Nanosciences dans lequel le lien entre physique fondamentale et applications trouve tout son sens. Le magnétisme est une discipline où les grandes théories physiques sont nécessaires pour comprendre des objets de la vie de tous les jours aussi variés que les aimants, l'imagerie par résonance magnétique, les médias d'enregistrement, les têtes de lecture. La maitrise actuelle des nanostructures magnétiques ouvre de nouveaux champs d'investigation tant fondamentaux qu'appliqués. Depuis la découverte en 1988 de l'effet de magnétorésistance géante, une nouvelle discipline est née : la spintronique (transport électronique dépendant du spin).

Contact Francoise HIPPERT

Contenu

Plan du cours
L'objectif du cours-TD est de présenter les divers comportements magnétiques observés dans la matière et les grands domaines d'application des matériaux magnétiques.

  • 1 - Modélisation des phénomènes magnétiques à l'échelle atomique
    Le magnétisme étant du aux électrons de l'atome, il est régi par la physique quantique et par la physique statistique (pour décrire les propriétés de N atomes). Le but de ce chapitre est d'expliquer les différents comportements magnétiques de la matière.
  • 2 - Propriétés des matériaux ferromagnétiques
    Le but est de décrire les propriétés des matériaux ferromagnétiques  et de comprendre comment calculer d'une part le champ créé par un matériau et d'autre part la réponse d'un matériau à un champ appliqué.
  • 3 - Applications
    Aimants permanents, Enregistrement magnétique, Spintronique, Petites particules magnétiques, magnétisme et sciences de la terre ... Cette partie du cours sera  organisée autour d'exposés faits par les élèves à partir de recherche bibliographiques.

Travaux pratiques :
Un cycle de travaux pratiques illustre les concepts abordés dans le cours.

  • TP 1 : Mesures d'aimantation et cycle d'hystérésis
    · mesures magnétiques sur Ni et Fe, effet de forme
    · mesures de cycles d'hystérésis sur un matériau doux
    · visualisation de domaines magnéto-optiques
  • TP 2 : Etude de l'effet Zeeman sur le cadmium
    · mise en évidence de l'effet quantique Zeeman
    · levée de dégénérescence d'une raie d'émission du Cd
    · mesure interférométrique et comparaison théorie-expérience
  • TP 3 : Microscopie à force atomique (AFM) et à force magnétique (MFM)
    · principes communs aux 2 types de microscopie
    · étude par AFM de média d'enregistrement optiques (CD, DVD)
    · étude par MFM de média d'enregistrement magnétique (disque durs, MRAM)



Prérequis

Contrôles des connaissances

Cours (2 ECTS) : Examen écrit (2 heures, feuille-résumé recto verso manuscrite autorisée,calculatrice autorisée, autres documents manuscrits et polycopiés interdits)
TP (1 ECTS) : Compte-rendu pour les TP



66%(DS)+ 33% (CR TP )

Informations complémentaires

Cursus ingénieur->Cours communs->Semestre 2

Bibliographie

E. du Trémolet de Lacheisserie Magnétisme ; vol. 1: Fondements Vol. 2 Matériaux et applications (Presses Universitaires de Grenoble, 1999).

J.M.D. Coey Magnetism and Magnetic Materials (Cambridge University Press, 2010)

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Université Grenoble Alpes