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Propriétés des structures électronique et magnétique de ZrFe 2 et de son hydrure, étudiées par calculs ab initio. Dr Michel Nakhl, Prof. Naïm Ouaini, Dr.

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1 Propriétés des structures électronique et magnétique de ZrFe 2 et de son hydrure, étudiées par calculs ab initio. Dr Michel Nakhl, Prof. Naïm Ouaini, Dr Ludovic Martin(#) et Prof. Samir Matar (#). Université Saint-Esprit de Kaslik. Faculté des Sciences et de Génie Informatique. Kaslik. Liban. (#) Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux. ICMCB-CNRS, Université Bordeaux 1, 87 avenue du Docteur Albert Schweitzer Pessac Cedex. France Les hydrures sont dune grande importance économique, sociale et stratégique pour lavenir comme source dénergie « propre » en temps de crise pétrolière. Introduction Létude de labsorption de lhydrogène par les alliages et les intermétalliques est une thématique de recherche largement développée. En effet, la propriété de ces matériaux de réagir spontanément avec l'hydrogène -à des températures et des pressions proches de lambiante, ex. P=1 atm., T=373 K- conduit à la formation dhydrures métalliques ayant une capacité stockée souvent supérieure à un atome d'hydrogène par atome métallique, ce qui correspond à une capacité massique de plus de 2% et une capacité volumique deux fois supérieure à celle de l'hydrogène liquide. La recherche de nouveaux matériaux passe par la compréhension des structures électroniques à une échelle quantique. Cest ce que nous proposons par létude ab initio auto-cohérente de ZrFe 2 et de son hydrure ZrFe 2 H 3.5. Lobjectif de notre travail est donc de préciser linfluence de linsertion dhydrogène sur les propriétés de structure électronique et magnétique de lintermétallique hôte. References: [1] S. MATAR, M. NAKHL et Naïm OUAINI, J. CNRS Liban (en cours, 2005). [2] S. MATAR et V. PAUL-BONCOUR. Comptes Rendus Acad. Sciences. Paris, Série IIc (Chimie), 3, 27 (2000). [3] V. PAUL-BONCOUR and S. MATAR. Phys. Rev. B 70, (2004). Résultats : Influence du volume = effets magnéto volumiques. Cadre des calculs de structure de bande. Les calculs des structures électronique et magnétique ont été effectués par la méthode de londe sphérique augmentée (ASW) basée sur lapproximation de spin locale LSDA à la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Les électrons de valence sont traités comme des états de bande avec une base limitée : Zr: l max +1 =4, Fe: l max +1=3, H: l max +1=2 ; l max =nombre quantique orbital maximal. Les interactions entre les constituants atomiques décrivant la liaison chimique sont obtenues par la fonction E COV « covalent bond energy » : E COV 0=états antiliants. In order to study separately the influence of the volume effect, crystal structure and hydrogen insertion effects on the electronic properties of YFe 2 D x different structural models described below have been considered. Hydrure cubique C15 : Zr = sphères vertes ; Fe : sphères rouges ; H sphères bleues. a =7.567 Å avec H en « A2B2 » ou sites (96 g) de Fd3m (N°227). Structure C15 ZrFe 2 ZrFe 2 H 3.5 a =7,07 Å a =7,567 Å Résultats : Influence de lhydrogène interstitiel M Fe = 1,8 µ B ~ exp. M Y = -0,5 µ B H FC (Fe) =210 kGauss (exp.=220 kGauss) Au volume de lhydrure : M Fe = 2,31 µ B. M Y = 0,89 µ B Effets magnétovolumiques : Accroiss t. de M(Fe) de 1.82 à 2,3 B ZrFe 2 et de son hydrure ZrFe 2 H 3.5 ont une structure cubique dite « C15 » des phases de « Laves ». On montre les sites potentiels dinsertion de lhydrogène, A2B2 étant les plus grands. R=Terre Rare ou Y, Zr, Ti etc.., M : métal de transition 3d ex. Fe Haut : DOS partielles spin polarisées de ZrFe 2 au volume expérimental. En face : E COV spin polarisées de ZrFe 2 projetées pour les différentes liaisons chimiques : haut : spins, bas : spins = la liaison chimique est dépendante du spin. Hydrure : Moindre polarisation de Fe et de Zr : effet magnétovolumique partiellement contrecarré par leffet chimique de lhydrogène. Illustration par les DOS partielles spin polarisées de ZrFe 2 H 3.5 à lallure différente des DOS de ZrFe 2 et de la liaison chimique résolue en spin ( et ) Fe-H et Zr-H. Résultats des calculs : M Fe = 2,27 µ B ~ exp. M Y = 0,1 µ B H FC (Fe) =-272 kGauss (accord avec lexpérience)


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