Note publique d'information : Ce mémoire de thèse porte sur l'étude par résonance magnétique nucléaire (noyaux 59Co
et 23Na) des oxydes de cobalt NaxCoO2, dont les propriétés remarquables de supraconductivité
et de fort pouvoir thermoélectrique suscitent un grand intérêt. Les deux compositions
extrêmes x=0 et x=1 ont été étudiées. Na1CoO2 est un isolant de bande non magnétique
: tous les sites de cobalt ont un état d'oxydation +3, et un état bas spin S=0. Par
contre, le composé CoO2, où la valence formelle du Co est +4, se révèle être très
proche de la transition (isolant-métal) de Mott, ce qui montre que les corrélations
électroniques sont fortes, à la base, dans ce système. Dans la zone 0.65Une des phases
identifiées sans ambiguïté correspond à la concentration x=0.75 qui possède une transition
magnétique à TM=22 K. Cet ordre à longue portée se caractérise par un moment faible,
compatible avec un état d'onde de densité de spin, ainsi qu'une transition métamagnétique
autour de H=8T. Cette phase peut être fortement perturbée par les impulsions RMN.
Nos mesures démontrent que la densité de spin s'étale, non pas sur 25 % de Co4+, mais
sur environ 75% de sites ayant donc un état de charge moyen égal à +3.33. Nous montrons
également que les sites magnétiques (très probablement au nombre de deux) et le site
non-magnétique Co3+ doivent former un réseau spatialement ordonné, dont le motif est
vraisemblablement lié à la répartition spatiale des ions Na+. Au moins une partie
de ceux-ci sont mobiles jusqu'à environ 120 K
Note publique d'information : This thesis manuscript describes a nuclear magnetic resonance study (59Co and 23Na
nucleus) of NaxCoO2 cobalt oxides, whose remarkable thermoelectric and superconducting
properties arouse great interest. We studied the two extreme concentrations x=0 and
x=1. Na1CoO2 is a non-magnetic band insulator: all cobalt sites have a +3 oxidization
state and low spin state S=0. In contrast, the CoO2 compound, where the formal Co
valence state is +4, appears to be close to the (metal-insulator) Mott transition.
This shows the strength of electronic correlations in this system. In the doping range
0.65One of the unambiguously identified phases corresponds to the x=0.75 concentration,
wich undergoes a magnetic transition at TM=22K. This long range ordered state possesses
a weak moment, which is compatible with a spin density wave state, as well as a metamagnetic
transition about H=8T. This phase can be strongly perturbed by NMR pulses. Our measurements
demonstrate that the spin density spreads over about 75% of Co sites with a mean charge
state equal to +3.33 and not over 25% of Co4+ sites. In addition, we show that magnetic
sites (which can probably be divided into two different sub-kinds) and the non-magnetic
one must form a spatially ordered lattice, wich is probably linked to the spatial
distribution of Na+ ions. At least a part of these Na ions are mobile down to approximately
120 K
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