Comptes Rendus
no. 7-8
Science in the making 2: From 1940 to the early 1980s / La science en mouvement 2 : de 1940 aux premières années 1980
Louis Néel: His multifaceted seminal work in magnetism
[Louis Néel : son œuvre fondatrice à multiples facettes en magnétisme]
Bernard Barbara1, 2
1 Institut Néel, CNRS, 38042 Grenoble, France
2 Université Grenoble-Alpes, 38400 Grenoble, France
Comptes Rendus. Physique, Volume 20 (2019) no. 7-8, pp. 631-649.

Louis Néel fut un savant de réputation mondiale. De ses activités multiples, celle consacrée à la recherche concerne principalement le magnétisme. Elle s'étend de 1930 à 1970. Nous exposons ses travaux à l'intention des non-spécialistes, en insistant sur ceux publiés dans les Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences.

Louis Néel was a world-renowned scientist who devoted the research part of his multi-faceted career to magnetism. Covering roughly the period 1930–1970, his work is explained for a non-specialized audience, with particular attention given to work published in the Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences.

Publié le :
DOI : 10.1016/j.crhy.2019.07.003
Keywords: Molecular field, Antiferromagnetism, Domains and domain walls, Nanomagnetism, Ferrimagnetism
Mot clés : Champ moléculaire, Domaines et parois, Antiferromagnétisme, Nanomagnétisme, Ferrimagnétisme
Bernard Barbara 1, 2

1 Institut Néel, CNRS, 38042 Grenoble, France
2 Université Grenoble-Alpes, 38400 Grenoble, France 
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Bernard Barbara. Louis Néel: His multifaceted seminal work in magnetism. Comptes Rendus. Physique, Volume 20 (2019) no. 7-8, pp. 631-649. doi : 10.1016/j.crhy.2019.07.003. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2019.07.003/

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[2] P. Weiss; P. Weiss L'hypothèse du champ moléculaire et la propriété ferromagnétique, Ann. Phys., Volume 6 (1907) no. 1, pp. 661-690 | DOI

[3] W. Heisenberg Mehrkörperproblem und Resonanz in der Quantenmechanik, Z. Phys., Volume 38 (1926), pp. 411-426 | DOI

[4] L. Néel Le champ moléculaire dans les alliages, Comm. Soc. Fr. Phys., Volume 300 (1930), p. 159S

[5] L. Néel Susceptibilité magnétique du Fer quelques degrés au-dessus du point de Curie, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 194 (1932), pp. 263-265

[6] L. Néel Influence des fluctuations du champ moléculaire sur les propriétés magnétiques des corps, Ann. Phys., Volume 17 (1932), pp. 5-105

[7] L. Néel Propriétés magnétiques du fer au-dessus du point de Curie, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 193 (1931), pp. 1325-1326

[8] L. Néel L'aimantation du fer immédiatement au-dessus du point de Curie, Commun. Soc. Fr. Phys., Volume 137 (1936), p. 14S

[9] L. Néel Calcul de la susceptibilité du nickel au voisinage du point de Curie, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 197 (1933), pp. 1195-1197

[10] L. Néel La variation thermique du champ moléculaire, Comm. Soc. Fr. Phys., Volume 387 (1936), p. 70S

[11] L. Néel Les fluctuations du champ moléculaire et l'équation d'état magnétique du Nickel, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 197 (1933), pp. 1310-1312

[12] L. Néel Influence de la variation thermique du champ moléculaire sur la constante de Curie, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 202 (1936), pp. 1038-1040

[13] L. Néel Sur l'interprétation des propriétés magnétiques des alliages, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 198 (1934), pp. 1311-1313

[14] P.R. Weiss The application of the Bethe–Peierls method to ferromagnetism, Phys. Rev., Volume 74 (1948) no. 10, pp. 1493-1504

[15] H.A. Bethe Statistical theory of superlattices, Proc. R. Soc. Lond. A, Volume 150 (1935) no. 871, pp. 552-575

[16] R. Peierls Statistical theory of superlattices with unequal concentrations of the components, Proc. R. Soc. Lond. A, Volume 154 (1936) no. 881, pp. 207-222

[17] M.E. Fisher The renormalization group in the theory of critical behavior, Rev. Mod. Phys., Volume 46 (1974), pp. 597-616

[18] L. Néel Propriétés magnétiques de l'état métallique et énergie d'interactions entre atomes, Ann. Phys., Volume 11 (1936) no. 5, pp. 232-279 (Appended note: [18] refers to the text appearing on the journal Annals of Physics. The same reference in “Louis Néel, œuvres scientifiques” edited by CNRS, presents only a part of this paper)

[19] L. Néel Le paramagnétisme des solutions solides. Le cas du nickel–cobalt, Comm. Soc. Fr. Phys., Volume 335 (1934), pp. 87-88

[20] L. Néel Propriétés magnétiques du manganèse et du chrome en solutions étendues, J. Phys. Radium, Volume 3 (1932), pp. 160-171

[21] L. Néel Susceptibilité magnétique de la vapeur de soufre, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 194 (1932), pp. 2035-2037

[22] L. Néel Nombre des électrons qui contribuent au paramagnétisme du nickel, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 201 (1935), pp. 135-137

[23] L.D. Landau Diamagnetism of metals, Z. Phys., Volume 64 (1930) no. 9, pp. 629-637

[24] L. Néel Théorie du paramagnétisme constant: application au manganèse, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 203 (1936), pp. 304-306

[25]

Original text: “À plusieurs reprises j'ai montré qu'une substance à moment atomique et à champ moléculaire négatif possédait, à basse température, une susceptibilité indépendante de la température. Mais, comme ces démonstrations ont été faites dans des cas trop particuliers, faisant notamment jouer aux fluctuations un rôle exagéré, je crois utile de reprendre la question d'une manière plus générale et plus rigoureuse.”

[26] B. Bernu; C. Lhuillier; L. Pierre Signature of Néel order in exact spectra of quantum antiferromagnets on finite lattices, Phys. Rev. Lett., Volume 69 (1992) no. 17, pp. 2590-2593

[27] L.D. Landau A possible explanation of the field-dependence of the susceptibility at low temperature, Phys. Z. Sowjetunion, Volume 4 (1933), p. 675

[28] H. Bizette; C.F. Squire; B. Tsai The transition point of the magnetic susceptibility in the manganosite MnO, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 207 (1938), pp. 449-450

[29] J. Ubbink; J.A. Poulis; H.J. Gerritsen; C.J. Gorter Antiferromagnetic resonance in copper chloride, Physica, Volume XVIII (1952) no. 6, 7, pp. 361-368

[30] L. Néel Métamagnétisme et propriétés magnétiques de MnAu2, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 242 (1956) no. 12, pp. 1549-1554

[31] A. Herpin; P. Mériel; J. Villain C. r. hebd. séances Acad. sci., 249 (1959), p. 1334

[32] L. Néel Études sur le moment et le champ moléculaire des ferromagnétiques, Ann. Phys., Volume 8 (1937), pp. 237-308

[33] J.C. Slater Atomic shielding constants, Phys. Rev., Volume 36 (1930) no. 1, pp. 57-64

[34] E.C. Stoner Interatomic distances and ferromagnetism, Proc. Leeds Philos. Soc., Volume 2 (1933), pp. 391-396

[35] L. Néel Quelques remarques à propos des premières réunions internationales de magnétisme, J. Phys., Colloq., Volume 32 (1971) no. c1, pp. 1-3 L. Néel, Un siècle de physique, Éditions Odile Jacob, Sciences, (1991) 78-79: “Dans l'atmosphère pesante d'une guerre imminente, elle marqua le point final de l'activité du laboratoire que Pierre Weiss avait fondé et dirigé à l'université de Strasbourg. La situation était très préoccupante. Dans son allocution d'ouverture, Terracher, le recteur, ne précisait-il pas que cette université maintenait “ entre la ligne Maginot et la ligne Siegfried la précellence du culte de l'esprit” ?” The written accounts of the talks given at this meeting, “important” as Néel said, were lost probably due to imminence of the war, but a comprehensive summary of was given nearly 30 years later by Néel in the Journal de Physique Colloques:

[36] L. Néel Neutralisation, vol. 606, Centre de recherches de la Marine, Alger, 6 August 1940 (66 pp)

[37] L. Rayleigh On the behaviour of iron and steel under the operation of feeble magnetic force, Philos. Mag., Volume 23 (1887), pp. 225-245 https://trove.nla.gov.au/version/214277377

[38] This abusively called “free zone” for brevity, attracted many of the French organizations, including the official French government but not the French Academies nor the Comptes rendus de l'Académie des sciences, which remained in Paris, in the occupied zone.

[39] Original text: “Cet article est paru en 1944 dans les Cahiers de Physique, un périodique éphémère fondé en zone libre par G. Guadet, rédacteur en chef de la Revue d'Optique, La paix revenue, il ne survécut pas longtemps...”.

[40] L. Néel Théorie des lois d'aimantation de Lord Rayleigh et les déplacements d'une paroi isolée, Cah. Phys., Volume 12 (1942), pp. 1-20

[41] L. Néel Théorie des lois d'aimantation de Lord Rayleigh, les multiples domaines et le champ coercitif, Cah. Phys., Volume 13 (1943), pp. 18-30

[42] L. Néel Théorie des lois de Rayleigh, du champ coercitif et de l'aimantation idéale, les déplacements d'une paroi isolée, Comm. Soc. Fr. Phys., Cah. Phys., Volume 8 (1942), p. 65

[43] L. Néel Théorie du traînage magnétique des substances massives dans le domaine de Rayleigh, multiples domaines et champs coercitif, J. Phys. Radium, Volume 11 (1950), pp. 49-61

[44] L. Néel Remarques sur la théorie des propriétés magnétiques des substances dures, Appl. Sci. Res. B, Volume 4 (1954), pp. 13-24

[45] F. Preisach Über die magnetische Nachwirkung, Z. Phys., Volume 94 (1935), pp. 277-302 | DOI

[46] D.J. Dunlop Experimental test of the Preisach–Néel model of interacting domain grains, Phys. Lett. A, Volume 27 (1968) no. 9, pp. 617-618

[47] Nozière's intervention for Néel's birth centenarian in 2004 in Grenoble, reported by N.K. Kha, Institute of Energy Economy and Politics, of Grenoble, former Professor at the National Polytechnic Institute and at the, alumni.grenoble-inp.fr/wp-content/uploads, 2011/05/Article-Louis-Néel.pdf.

[48] L. Néel Propriétés d'un ferromagnétique cubique en grains fins, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 224 (1947), pp. 1488-1490

[49] L. Néel Le champ coercitif d'une poudre ferromagnétique à grains anisotropes, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 224 (1947), pp. 1550-1551

[50] L. Néel (with Weil), Perfectionnement à la fabrication de nouveaux aimants permanents, French Patents Chambéry, 07 April 1942, No. PV323, and 20 April 1951, No. PV 979043.

[51] E.C. Stoner; E.P. Wohlfarth Philos. Trans. R. Soc. Lond. A, 240 (1948), pp. 599-642

[52] L. Néel Effet des cavités et des inclusions sur le champ coercitif, Cah. Phys., Volume 25 (1944), pp. 21-44

[53] L. Néel Bases d'une nouvelle théorie générale du champ coercitif, Ann. Univ. Grenoble, Volume 22 (1946), pp. 299-343

[54] L. Néel Une nouvelle théorie générale du champ coercitif, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 223 (1946), p. 198

[55] L. Néel Loi d'approche en 1/H et une nouvelle théorie de la dureté magnétique, J. Phys. Radium, Volume 9 (1948), pp. 184-1292

[56] L. Néel Relation entre la constante d'anisotropie et la loi d'approche à la saturation des ferromagnétique, J. Phys. Radium, Volume 9 (1948), pp. 193-199

[57] L. Néel Loi d'approche à la saturation d'un ferromagnétique à aimantation spontanée irrégulière, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 220 (1945), pp. 738-740

[58] L. Néel Loi d'approche à la saturation et forces magnétocristallines dans les ferromagnétique cubiques monocristallins, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 220 (1945), pp. 814-815

[59] F. Bloch Zur Theorie der Austauschproblems und der Remanenzerscheinung der Feromagnetika, Z. Phys., Volume 74 (1932), pp. 295-335

[60] L. Néel Quelques propriétés des parois des domaines élémentaires ferromagnétiques, Cah. Phys., Volume 25 (1944), pp. 1-20

[61] L. Néel Energie des parois de Bloch dans les couches minces, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 241 (1955), pp. 533-538

[62] L. Néel Les loi de l'aimantation et la subdivision en domaines élémentaires d'un monocristal de fer, J. Phys. Radium, Volume 5 (1944), pp. 241-251

[63] L. Néel Propriétés magnétiques des grains fins antiferromagnétiques, superparamagnétiques et superantiferromagnétiques, J. Phys. Soc. Jpn., Volume 17 (1962) no. Suppl. B1, pp. 676-685

[64] D. Mukamel; M.E. Fisher; E. Domany Magnetization of cubic ferromagnets and the three-component Potts model, Phys. Rev. Lett., Volume 37 (1976), pp. 565-568

[65] J.-C. Barbier Traînage magnétique dans le domaine de Rayleigh, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 230 (1950), pp. 1040-1041

[66] J.-C. Barbier Étude de la constante de traînage dans tout le domaine d'hystérésis, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 234 (1952) no. 4, pp. 415-417

[67] L. Lliboutry Quelques lois relatives au traînage magnétique, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 230 (1950) no. 11, pp. 1042-1044

[68] L. Néel Théorie du traînage magnétique des ferromagnétiques en grains fins avec application aux terres cuites, Ann. Geophys., Volume 5 (1949), pp. 99-136

[69] H. Barkhausen Zwei mit Hilfe der neuen Verstärker entdeckte Erscheinungen, Phys. Z., Volume 20 (1919) no. 17, pp. 401-403

[70] L. Néel Le traînage magnétique, J. Phys. Radium, Volume 12 (1951), pp. 339-351

[71] J. Souletie Hysteresis and after-effects in massive substances, from spin-glasses to the sand hill, J. Phys., Volume 44 (1983), pp. 1095-1116 | DOI

[72] A. Stancu Temperature and time-dependent Preisach model for a Stoner–Wohlfarth particle system, IEEE Trans. Magn., Volume 34 (1998) no. 6, pp. 3867-3875 | DOI

[73] L. Néel Théorie de l'influence du champ démagnétisant sur l'aimantation anhystérétique, Cah. Phys., Volume 17 (1943), pp. 47-50

[74] L. Néel Essai d'interprétation de la reptation des cycles d'hystérésis, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 244 (1957), pp. 2668-2674

[75] L. Néel Les surstructures d'orientations, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 237 (1953), pp. 1613-1616

[76] L. Néel Théorie du traînage magnétique de diffusion, J. Phys. Radium, Volume 13 (1952), pp. 249-263

[77] L. Néel Anisotropie superficielle et surstructure d'orientation magnétique, J. Phys. Radium, Volume 15 (1954), pp. 225-239

[78] L. Néel Théorie de l'anisotropie de certains aciers à aimants traités à chaud dans un champ magnétique, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 225 (1947), pp. 109-111

[79] L. Néel Surstructures d'orientations dues aux déformations mécaniques, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 238 (1954), pp. 305-308

[80] J. Paulevé; D. Dautreppe; W. Chambon; L. Néel Irradiation aux électrons de 1 MeV d'un alliage Fe–Ni (50–50), C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 255 (1962), pp. 2037-2039

[81] J. Paulevé; D. Dautreppe; J. Laugier; L. Néel Établissement d'une structure ordonnée FeNi par irradiation aux neutrons, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 254 (1962), pp. 965-968

[82] A. Serres Ann. Astrophys. (Paris), 17 (1932), p. 53

[83] F. Bertaut; F. Forrat; A. Herpin; P. Mériel Étude par diffraction neutronique du grenat ferrimagnétique Y3Fe5O12, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 243 (1956), pp. 898-901

[84] L. Néel Propriétés magnétiques des ferrites, Ann. Phys., Volume 3 (1948), pp. 137-198

[85] L. Néel Aimantation à saturation de certaines ferrites, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 230 (1950), pp. 190-192

[86] L. Néel Les coefficients de champ moléculaire des ferrites mixtes de nickel et de zinc, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 230 (1950), pp. 280-282

[87] L. Néel Aimantation à saturation des ferrites mixtes de nickel et de zinc, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 230 (1950), pp. 375-377

[88] H. Forestier; G. Guiot-Guillain; H. Forestier; G. Guiot-Guillain Ferrites de terres rares à de Curie ferromagnétique, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 230 (1950) no. 21, pp. 1844-1845

[89] F. Bertaut; F. Forrat Structure des ferrites ferrimagnétiques des terres rares, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 242 (1956), pp. 382-384

[90] R. Pauthenet; P. Blum Étude thermomagnétique du ferrite de gadolinium, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 239 (1954) no. 1, pp. 33-35

[91] L. Néel Sur l'interprétation des propriétés magnétiques des ferrites de terres rares, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 239 (1954), pp. 8-11

[92] R. Pauthenet; B. Dreyfus; L. Néel The rare-Earth garnets, Prog. Low Temp. Phys., Volume 4 (1964), pp. 344-383

[93] R. Pauthenet Propriétés magnétiques des ferrites de gadolinium, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 242 (1956), pp. 1859-1862

[94] R. Aléonard; J.-C. Barbier; R. Pauthenet Propriétés magnétiques du ferrite d'yttrium 5Fe2O3, 3Y2O3 de type grenat, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 242 (1956), p. 2531

[95] H.A. Kramers L'interaction entre les atomes magnétogènes dans un cristal paramagnétique, Physica, Volume 1 (1934) no. 6, pp. 182-192

[96] L. Néel; I. Epelboin Matériau magnétique pour très haute fréquence, 04 April 1960 (French Patent No. PV 823 322)

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[98] L. Néel Influence des fluctuations thermiques sur l'aimantation de grains ferromagnétiques très fins, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 228 (1949), pp. 664-668

[99] L. Néel Le signe de l'aimantation thermorémanente des roches, J. Phys. Radium, Volume 12 (1951), p. 11S

[100] L. Néel Sur les effets de couplages entre grains ferromagnétiques doués d'hystérésis, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 246 (1958), pp. 2313-2319

[101] L. Néel Superparamagnétisme de grains très fins antiferromagnétiques, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 252 (1951), pp. 4075-4080

[102] L. Néel Superposition de l'antiferromagnétisme et du superparamagnétisme dans un grain très fin, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 253 (1961), pp. 9-12

[103] L. Néel Superantiferromagnétisme dans les grains très fin, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 253 (1961), pp. 203-208

[104] L. Néel Sur le calcul de la susceptibilité additionnelle superantiferromagnétique dans les grains très fin, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 253 (1961), pp. 1286-1291

[105] L. Néel Influence des couplages magnétocristallins sur le superantiferromagnétisme des grains fin, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 254 (1962), pp. 598-602

[106] A. Berton; J. Chaussy; J. Odin; R. Rammal; R. Tournier Magnetocaloric investigation of (H–T) phase-diagram of CuMn spin-glass, J. Phys. Lett., Volume 43 (1982) no. 5, p. L153-L158

[107] L. Néel Some theoretical aspects of rock magnetism, Adv. Phys., Volume 4 (1955), pp. 191-243

[108] E. Thellier Terrestrial magnetism – regarding the verification of a method permitting to determine the intensity of a terrestrial magnetic field in the past, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 212 (1941), pp. 281-283

[109] É. Thellier; O. Thellier On the thermic variations of thermoremanent magnetisation of burned Earth, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 213 (1941), pp. 59-61

[110] P. Nozières Reversal of the Earth's magnetic field: an attempt at a relaxation model, Phys. Earth Planet. Inter., Volume 17 (1978), pp. 55-74

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