Les matériaux multiferroïques peuvent présenter deux propriétés
couplées parmi le magnétisme, la ferroélectricité et la ferroélasticité.
Une configuration avantageuse qui permet de « piloter » une de ces
propriétés en jouant sur l’autre. L’oxyde de fer LuFe2O4+x, structuré en empilement de couches LuO2 et Fe2O4,
est l’un de ces matériaux. Les chercheurs ont entrepris une étude
méticuleuse de cet oxyde dont les propriétés donnaient lieu à des
évaluations divergentes. Ils se sont également intéressés à l’insertion
d’oxygène, envisageable dans de tels oxydes complexes.
Ils ont montré qu’il est possible de faire varier le taux d’oxygène de manière importante et contrôlée, depuis celui de LuFe2O4 jusqu’à celui de LuFe2O4,5. Cette dernière structure se déduit de la première par de simples glissements, couche par couche, des plans LuO2 et Fe2O4.
Elle reste stable jusqu’à 700°C. L’opération inverse peut être
réalisée facilement par recuit. Les capacités de stockage et de
restitution de l’oxygène ont été démontrées sans dégradation sur cinq
cycles consécutifs. Ces performances permettent d’envisager
l’utilisation de ce matériau dans des capteurs d’oxygène, des piles à
combustible à oxydes solides (SOFC) ou des catalyseurs pour la
dégradation d’alcanes et de polluants.
Ces travaux résultent d’une collaboration de chercheurs issus des
laboratoires Crismat à Caen, du LLB et du synchrotron Soleil sur le
plateau de Saclay et de l’Institut Gerhardt de Montpellier.