Auto-assemblage de particules magnétiques
Résumé
L’interaction magnétique a toujours fasciné l’être humain. Il est bien connu que deux aimants peuvent se repousser ou s’attirer selon leur orientation mutuelle. Le cas répulsif peut se présenter par exemple lorsque les moments dipolaires sont côte à côte et parallèles entre eux. Dans le cadre de cette thèse, nous nous proposons d´étudier l’auto-assemblage des particules magnétiques où l’attraction magnétique est cruciale. Une première étude théorique a déjà montré que des billes magnétiques forment des empilements d’anneaux dans l’état fondamental. Il serait intéressant de comprendre ce type de système en présence d’un champ magnétique extérieur. Ceci constituera le thème majeur de la thèse. Le volet théorie visera à étudier dans un premier temps l’interaction effective de deux chaînes magnétiques. L’aspect auto-assemblage en 2D sera ensuite analysé en fonction du nombre de billes aimantées. L’auto-assemblage en 3D en cristal (infini) pourra être confronté aux structures connues (ferromagnétique et antiferromagnétiques) de la physique du solide pour les matériaux classiques atomiques/moléculaires. Des calculs analytiques seront effectués pour certains types de structures pertinentes. Une approche plus systématique, basée sur les outils modernes de la physique statistique tels que l’optimisation de fonctions à plusieurs variables ou encore la méthode Monte-Carlo, sera utilisée et développée. En synergie avec l’approche théorique/numérique, des études expérimentales renforceront ce travail de thèse.