Susceptibilité magnétique du Fer, Chlorure de cuivre (II) dihydraté et YBaCuO

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Sur ce wiki sera seulement détaillée comment la susceptibilité magnétique est mesurée. il y aura aussi les résultats de mesure sur divers échantillons. Si vous souhaitez en savoir plus sur la susceptibilité magnétique, nous vous invitons à consulter la page Wikipédia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Susceptibilit%C3%A9_magn%C3%A9tique

Descritption de la susceptibilité magnétique

La susceptibilité magnétique (grandeur sans dimension) est la faculté d'un matériau à s'aimanter sous l'effet d'une excitation magnétique. Plus celle-ci est élevée, plus le matériau considéré va facilement s'aligner avec le champ magnétique externe. Une susceptibilité magnétique négative indique que le matériau cherche à s'opposer au champ externe, c'est-à-dire que le matériau aura tendance à s'aligner dans le sens contraire au champ externe.

La susceptibilité magnétique permet de donner une indication sur le comportement magnétique du corps étudié :

  • lorsque qu'elle est positive et de l'ordre de 104 ou au-delà, le corps est dit ferromagnétique.
  • lorsque qu'elle est positive et son ordre de grandeur est compris entre 10-6 et 10-3, le corps peut être paramagnétique, ferrimagnétique ou antiferromagnétique.
  • lorsque qu'elle est vaut 0, le corps étudié est le vide par définition.
  • lorsque qu'elle est est négative, le corps est dit diamagnétique. Généralement, l'ordre de grandeur est de -10-5. Si la susceptibilité magnétique vaut -1, on a un corps diamagnétique parfait qu'on appelle supraconducteur.

En général, la susceptibilité magnétique est sensible à la température.

Protocole de prise de mesure de la susceptibilité magnétique

Principe

Bien qu'il s'agisse d'une approximation, on définit très souvent la susceptibilité magnétique avec la relation suivante :

chi = M / H

où :

  • chi est la susceptibilité magnétique (sans dimension)
  • M est l'aimantation du corps étudié (en A/m)
  • B est l'intensité de l'excitation magnétique appliquée sur le corps étudié (en A/m)

Si on souhaite étudier la susceptibilité d'un corps, on le soumet à une excitation magnétique H connue, puis on mesure son aimantation M avec un magnétomètre. On en déduit ainsi la susceptibilité magnétique. Cette relation n'est plus valable si H est trop grand : l'aimantation M du matériau va saturer et devenir constante.

Description du matériel de mesure

Ci-dessous est décrit le matériel utilisé à l'ICMMO (Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay, université Paris-Saclay) pour acquérir les données postées sur ce wiki.

Préparation de l'échantillon

L'échantillon peut être analysé sous forme solide s'il est assez petit (moins de 5mm) ou être broyé sous forme de poudre. Il est ensuite placé dans un porte-échantillon ovoïde (petite capsule en forme d'œuf). Puis, le tout est inséré et bloqué dans une paille en plastique. On peut alors placer la paille dans le magnétomètre pour acquisition.

Pour faciliter la mesure, il faut que le porte-échantillon et la paille soient diamagnétique afin de ne perturber au minimum le champ que l'on veut faire subir à l'échantillon. Si c'est impossible, on peut faire une mesure avec un porte-échantillon vide afin de connaître son impact sur le champ magnétique et ainsi corriger a posteriori la réelle mesure.

Description de l'installation

La paille contenant l'échantillon est insérée dans une chambre au milieu d'une bobine à 4 spires. Lorsque celle-ci est parcourue par un courant, elle produit un champ magnétique sur l'échantillon. Un détecteur SQUID est connecté à la chambre de l'échantillon pour mesurer l'aimantation.

Pour créer des champs magnétiques conséquents, la bobine est parcourue par des courants très intenses, ce qui émet beaucoup de chaleur. De plus, le détecteur SQUID utilise un supraconducteur : il a besoin de rester à une température très basse. Pour remédier à cela, toute l'installation est encerclée par un système de refroidissement alimenté en hélium liquide.

Plus d'informations sur le détecteur SQUID : https://fr.wikipedia.org/wiki/SQUID

Changer les conditions de mesure : changer la température

La susceptibilité magnétique est sensible à la température. Dans le magnétomètre, il y a un deuxième système d'hélium liquide pour contrôler la température de la chambre de l'échantillon. Cette installation peut parcourir des températures comprises entre 0 K et 300 K (température ambiante).

Définition du graphe de connaissances

Schema

Diagramme de classes ou modèle RDF (comme vue en cours)

Vocabulaire

Base

BASE <https://data.escr.fr/wiki/Susceptibilité_magnétique_du_Fer,_Chlorure_de_cuivre_(II)_dihydraté_et_YBaCuO>

Préfixes

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PREFIX rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#>
PREFIX xsd: <http://www.w3.org/2001/XMLSchema#>
PREFIX wd: <http://www.wikidata.org/entity/>

Classes

ProtocoleMeasureMagneticSusceptibilityWithMPMS
<ProtocoleMeasureMagneticSusceptibilityWithMPMS> rdf:type rdfs:Class .
  • a
MeasureMagneticSusceptibilityWithMPMS
<MeasureMagneticSusceptibilityWithMPMS> rdf:type rdfs:Class .
  • a

Propriétés

sample
<sample> rdf:type rdf:Property .
  • Décrit le nom de l'échantillon étudié.
author
<author> rdf:type rdf:Property .
  • Décrit le nom de l'expérimentateur.
date
<date> rdf:type rdf:Property .
  • Décrit la date à laquelle la mesure a été effectuée.
protocole
<protocole> rdf:type rdf:Property .
  • Décrit le protocole de la prise de mesure.
value
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  • Décrit la valeur de la susceptibilité magnétique.
temperature
<temperature> rdf:type rdf:Property .
  • Décrit la température à laquelle la mesure a été faite, en °K.
precision
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  • Décrit l'incertitude de la mesure.
inverseValue
<inverseValue> rdf:type rdf:Property .
  • Décrit l'inverse de la valeur de la susceptibilité magnétique.

Prises de mesures

Fer

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                                              <author> "Eric Rivière" ;
                                              <date> "2020-10-13"^^xsd:date .
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CuCl2 . 2H2O

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                                                 <sample> wd:Q421781 ;
                                                 <author> "Eric Rivière" ;
                                                 <date> "2020-10-13"^^xsd:date .
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<temperature> 86.05 .
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YBaCuO

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                                              <author> "Eric Rivière" ;
                                              <date> "2020-10-13"^^xsd:date .
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Commentaires sur les mesures

Fer

protocol mesure value temperature
04:30:13 30/04/2024 -- Actualiser -- Durée de la requête :0.037s -- CSV


Le fer est un métal naturellement aimanté à température ambiante, même en l'absence de champ externe : il est ferromagnétique. Sa susceptibilité magnétique est très élevé (supérieure à 104).

La mesure a été effectuée sur une bille de fer avec une température constante de 5°K. Celle-ci est très éloignée de 1047°K, la température de Curie du fer (température critique au-dessus de laquelle le fer ferromagnétique devient paramagnétique). Pour les corps ferromagnétiques (et ferrimagnétiques), la susceptibilité magnétique reste constante sur toutes les températures largement inférieures à la température de Curie.

CuCl2 . 2H2O

Le chlorure de cuivre (II) dihydraté est paramagnétique, sa susceptibilité magnétique est faible. C'est un composé toxique, utilisé comme catalyseur ou colorant en pyrotechnie (flammes colorées). Comme tous les corps paramagnétiques, on s'aperçoit que l'inverse de la susceptibilité magnétique est proportionnelle à la température : on dit que le corps suit une loi de Curie.

YBaCuO

Les oxydes mixtes de baryum, de cuivre et d'yttrium peuvent être des supraconducteurs à des températures suffisamment basses.

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