Etude de la structure locale d'oxydes alcalins par diffusion Raman des rayons X

Axe 5 - Matériaux en conditions extrêmes

Thèse d'Emmanuelle de Clermont Gallerande

Thèse financée par Sorbonne Université, environnement de thèse assuré par MATISSE.

Soutenance de thèse le 14 octobre 2019 - Salle de conférence de l'IMPMC

Laboratoire porteur

Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC)
Porteur de projet : G. Lelong
Co-encadrants : D. Cabaret, G. Radtke

Présentation du projet

L'oxygène, qui est l'un des éléments les plus abondants de l'univers, est caractérisé par sa capacité à former des composés avec la plupart des autres éléments chimiques. Parmi les oxydes, les borates et les silicates alcalins ont des applications dans de nombreux domaines scientifiques. Afin de mieux comprendre leurs propriétés, il est nécessaire d'avoir une bonne compréhension de leur structure, qu'elle soit cristalline ou vitreuse. La diffusion Raman des rayons X (XRS), est une technique de spectroscopie permettant d'étudier des matériaux composés d'éléments légers, et qui est compatible avec des mesures en environnements échantillons complexes (haute pression, haute température). Des outils théoriques étant nécessaires pour améliorer la compréhension des données expérimentales, nous avons développé une méthode de simulation des seuils K en XRS qui a été validée par une comparaison systématique entre données expérimentales et théoriques réalisée sur des composés de référence. Nous nous sommes ensuite intéressés à la structure des borates et des silicates alcalins, en nous concentrant sur l'environnement local de l'oxygène dans ces composés. Nous avons ainsi pu mettre en évidence la sensibilité de l'oxygène à la symétrie de son environnement chimique et électronique, ainsi que des signatures spectrales liées aux ordres à courte et moyenne distance dans ces oxydes binaires. Certaines signatures spectrales de l'oxygène peuvent être suivies lors de mesures in situ en pression . Leur suivi nous a permis de proposer un mécanisme de densification pour les borates alcalins qui dépend de l'empilement des atomes d'oxygène dans le composé.

Liste de mes publications

Emmanuelle de Clermont Gallerande, D. Cabaret, C. Brouder, M.-B. Attaiaa, L. Paulatto et al.
First-principles modeling of x-ray Raman scattering spectra
Physical Review B : Condensed matter and materials physics, American Physical Society, 2018, 98 (21), pp.214104.
DOI : 10.1103/PhysRevB.98.214104
Ref HAL : hal-02131975v1
Emmanuelle de Clermont Gallerande et al.
Quantication of non-bridging oxygens in silicates using X-ray Raman scattering, , JNCS
(soumis en juillet 2019)

Conférences et interventions

2017
- 9th International Conference on Borate Glasses : crystals and melts & 2nd International Conference on Phosphate Materials, Oxford, Angleterre – juillet 2017
  « Electronic structure of lithium borates : an experimental and theoretical NRIXS study » - Poster
- Workshop REST, Paris, France - décembre 2017
  « Modelling of X-ray Raman Spectroscopy: the core-hole and core wave-function issues in a single particle approximation» - Oral
2018
- Workshop JEELS, Porquerolles, France - Juin 2018
  « X-ray Raman Spectroscopy : a photon energy loss spectroscopy » - Oral
- 15th International Conference on the Physics of Non-Crystalline Solids & 14th European Society of Glass Conference (PNCS-ESG), Saint-Malo, France – juillet 2018
  « Oxygen local environment in lithium borates and silicates : an experimental and theoretical XRS study » - Oral
- 17th International Conference on X-ray Absorption Fine Structure (XAFS), Krakow, Pologne – juillet 2018
  « DFT modelling of X-ray Raman Spectroscopy : applications to lithium model compounds » - Poster
  « Oxygen environment in lithium borates and silicates : an experimental and theoretical XRS study » - Poster
2019
- EBS Workshop on X-ray Raman Scattering spectroscopy, Grenoble, France - avril 2019
  « XRS study of short and medium range order in crystalline alkali borates » - Oral