Le confinement: la clé pour stabiliser les structures cristallines

Les technologies de l'information et de la communication, ainsi que la fabrication de capteurs et de mémoires, demandent toujours de nouveaux matériaux dotés de plusieurs fonctions. Un projet de l'UE a réalisé quelques nouveaux produits intéressants.

Économie numérique

Les propriétés des solides minéraux sont étroitement liées à leur structure cristalline, aussi le projet COSYMETCOX (Confined synthesis of metastable complex oxides) a appliqué une nouvelle approche pour élargir les propriétés et les utilisations d'oxydes complexes, métastables. Grâce au confinement de matrice, il a stabilisé des phases métastables afin de produire des polymorphes d'échelle nanométrique. Les chercheurs ont aussi identifié et étudié les propriétés de base de la méthode de stabilisation. Ils ont utilisé des systèmes magnétoélectriques en rapport avec leurs travaux, à savoir un oxyde de fer (III) de type epsilon (ε-Fe2O3) et une nouvelle phase de La0.7Sr0.3MnO3. Celle-ci montre une température de Curie élevée lors de la perte des propriétés magnétiques. La méthode de confinement de matrice ne convient pas toujours à ces nano-oxydes, aussi les scientifiques se sont attaqués à cette limitation. L'intégration de ces oxydes requiert un contrôle complet de leur microstructure, ainsi qu'un positionnement précis dans un substrat approprié. COSYMETCOX a enregistré plusieurs réussites, dont une méthode fiable pour préparer des films d'oxyde ε-Fe2O3 sur un substrat de titanate de strontium. Les chercheurs ont constaté que ce polymorphe métastable est ferroélectrique à température normale. Il s'agit du tout premier oxyde monométallique qui soit multiferroïque, et de plus ferroélectrique à des températures normales. Par ailleurs, la synthèse en confinement du La0.7Sr0.3MnO3 monoclinique, dans des matrices de silice, a conduit à des résultats surprenants. Après un traitement thermique des gels, les chercheurs ont découvert une quantité substantielle d'α-quartz, au lieu de la manganite attendue. Les chercheurs ont aussi commencé à étudier la cristallisation de nouvelles phases métastables dans des liquides sous dépression. Ce travail sera poursuivi par certains membres du projet COSYMETCOX, après son terme.