Conception et synthèse de nouveaux matériaux magnétocaloriques

 

André-Marie Tremblay

Université de Sherbrooke

 

Domaine : matériaux

Programme : projet de recherche en équipe

Concours 2017-2018

La réfrigération basée sur l'effet magnétocalorique offre de nombreux avantages par rapport à la méthode couramment utilisée de compression et d'expansion de gaz. Ces avantages comprennent une réduction du bruit, une efficacité plus grande et une acceptabilité environnementale bien meilleure.

Depuis la découverte en 1997 d'un effet magnétocalorique géant dans Gd5Si2Ge2, il y a un intérêt mondial renouvelé pour la recherche de nouveaux matériaux. Les découvertes expérimentales récentes à Sherbrooke de Balli, Fournier et Jandl ont attiré beaucoup l'attention des médias. Par contre, jusqu'à maintenant, les études théoriques sur l'effet magnétocalorique sont surtout phénoménologiques.

Nous proposons une approche coordonnée entre théorie et expérience pour développer de nouveaux matériaux magnétocaloriques. Nous avons l'intention d'aller au-delà des modèles phénoménologiques pour mettre en lumière le rôle de paramètres fondamentaux dont le couplage de Hund, les interactions électron-électron, le double échange, les interactions spin-phonon, la covalence, le champ cristallin, la physique de Mott etc, qui déterminent quels matériaux sont bons pour les applications magnétocaloriques. Pour la première fois, nous utiliserons pour ce problème les méthodes théoriques les plus modernes pour la conception rationnelle de matériaux. Nous reproduirons d'abord les résultats de l'équipe expérimentale de Sherbrooke sur les doubles perovskites, puis utilisant les nouvelles idées expérimentales et théoriques, nous suggérerons de nouveaux matériaux qui seront fabriqués et testés dans les laboratoires à Sherbrooke.