Etude structurale de B2O3 à l'aide de simulations de dynamique moléculaire incluant des potentiels polarisables

Axe 5 - Matériaux en conditions extrêmes

Thèse d'Axelle BARONI

Thèse soutenue le 10 septembre 2015 à 14 h
INSP
Salle 317 - Barre 22-23 - 3^e étage
4 place Jussieu - 75005 Paris

Laboratoires Coporteurs

• Laboratoire de Physique Théorique de la Matière Condensée
  Porteur de projet : Matthieu Micoulaut
• Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
  Co-encadrant : Guillaume Ferlat
  

Résumé

Le trioxyde de bore, B₂O₃, est l'archétype du système formateur de verre avec une unité structurale de base trigonale sous conditions ambiantes. Cette propriété confère à ce système un arrangement particulier à moyenne portée: les unités trigonales s'organisent en phase vitreuses en unités superstructurales appelées anneaux de boroxol. A l'aide de simulations de dynamique moléculaire incluant des potentiels polarisables paramétrés sur des simulations ab-initio, nous avons étudié les transformations structurales de B₂O₃ dans les phases vitreuse, liquide et cristalline. Nous avons suivi le changement de coordinence des atomes de bore sous une augmentation de pression et la disparition des anneaux, présents sous conditions ambiantes, sous haute pression et haute température. Les résultats obtenus par nos potentiels sont en bon accord avec des mesures expérimentales de diffraction de neutrons et de diffraction des rayons-X. Il font partis des meilleurs potentiels existant dans la littérature à ce jour pour décrire la structure de B₂O₃.

Publications 

• Anita Zeidler, Kamil Wezka, Dean A. J. Whittaker, Philip S. Salmon, Axelle Baroni et al. 
  Density-driven structural transformations in B2O3 glass
  Physical Review B : Condensed matter and materials physics, American Physical Society, 2014, 90 (2), pp.024206.
  Doi : 10.1103/PhysRevB.90.024206
  Ref Hal : hal-01093411v1
• O. L. G. Alderman, G. Ferlat, A. Baroni, M. Salanne, M. Micoulaut et al. 
  Liquid B2O3 up to 1700 K: x-ray diffraction and boroxol ring dissolution
  Journal of Physics: Condensed Matter, IOP Publishing, 2015, 27 (45), pp.455104
  Doi : 10.1088/0953-8984/27/45/455104
  Ref Hal : hal-01502196v1

Conférences, séminaires

• 2013
  poster session at the 12th Non-Crystaline Matérials conference (Trento)
• 2013
  20 minutes oral presentation at the 7th Internation Discussion Meeting on Relaxations in Complex Systems (Barcelone)
• 2014
  20 minutes oral presentation at the Glass and Optical Materials Division (Aix-La-Chapelle)
• 2014
  20 minutes oral presentation at the Borate and Phosphate Conference Glasses (Prague)