U⁴⁺ FORM FACTOR IN UGa₂

Résumé
UGa₂ cristallise dans la structure hexagonale de type AlB₂ et une forte distorsion orthorhombique est observée dans l'état ferromagnétique (T_c = 125 K) due à une magnétostriction gigantesque. Nous avons effectué une étude par neutrons polarisés à 4,2 K dans un champ magnétique de 46,2 kOe, appliqué parallèlement à l'axe de facile aimantation [MATH]. Nous avons mesuré les intensités intégrées afin d'affiner les facteurs de structure nucléaires dans la structure distordue. La projection de la densité magnétique sur un plan (100) met en évidence une forte densité sur les sites d'uranium presque sphérique, l'absence de densité sur les sites de gallium et une faible polarisation positive entre les atomes. Le facteur de forme de l'uranium déduit a été analysé afin de déterminer l'état fondamental. Nous pensons que les atomes d'uranium sont dans l'état de valence U4+. Le facteur de forme observé correspond à une délocalisation des électrons 5f plus grande que celle calculée dans l'approximation du couplage de Russell-Saunders. Un premier calcul, utilisant l'approximation dipolaire dans le cadre du couplage intermédiaire, associée à la contribution d'une polarisation positive, a pu rendre compte de la variation observée du facteur de forme de l'uranium.

Abstract
UGa₂ crystallizes in the hexagonal AlB₂ type structure and a large orthorhombic distortion is observed in the ferromagnetic state (T_c = 125 K) due to a giant magnetostriction. A polarized neutron study has been performed at 4.2 K in a magnetic field of 46.2 kOe, applied parallel to the easy magnetization axis [MATH]. Integrated intensities have been measured for the refinement of the nuclear structure factors in the distorted structure. The projection of the magnetic density on the (100) plane evidences a large and almost spherical density on U sites, no density on the Ga sites, and a slight positive polarization between the atoms. The deduced U form factor has been analyzed in order to determine the magnetic ground state. We think that the uranium atoms are in the 4+ state. The observed form factor corresponds to a larger delocalization of the 5f electrons than that calculated in the Russell- Saunders coupling approximation. A first calculation using the dipole approximation in the intermediate coupling framework, associated with the contribution of a positive polarization can account for the observed variation of the U form factor.