Thèse "Cristallochimie de matériaux à base d`oxydes"

UMR CNRS 6638
Centre Européen de la Céramique
12 rue Atlantis
87068 Limoges
SUJET DE THESE :
Cristallochimie de matériaux à base d’oxydes d’éléments à paire libre : approches
théorique et expérimentale.
Les oxydes d’éléments à paire libre se caractérisent par une cristallochimie particulière
associée généralement à l’activité stéréochimique plus ou moins forte de leur paire libre.
Ceci leur confère des propriétés physiques particulières. Parmi ceux-ci, les matériaux à
base de TeO
2
suscitent un grand intérêt scientifique et technologique. A l’état cristallin, ils
manifestent une série de caractéristiques extraordinaires associées à leurs propriétés
diélectriques, électro-mécaniques, piézo-électriques, opto-acoustiques et optiques. A l’état
vitreux, ils possèdent des susceptibilités diélectriques non-linéaires exceptionnelles : celles
d’ordre 3 (χ3) sont 20 à 50 fois plus élevées que celle de la silice. Cela les rend
particulièrement attractifs pour des applications de commutation ultrarapide dans le
domaine des télécommunications et des technologies de l’information.
L’objet de cette thèse est, dans un premier temps, de contribuer à l’étude physico-chimique
de tels matériaux en portant une attention particulière aux caractéristiques pouvant
contribuer aux mécanismes responsables de leurs propriétés optiques non linéaires. Dans
ce contexte, une étude cristallochimique systématique des différentes phases tellurites
(cristallines et vitreuses) sera entreprise afin de (a) rationaliser leur organisation
microscopique, en particulier l’environnement atomique du tellure ; (b) clarifier l’influence
de la paire électronique libre du tellure sur l’ordre à courte et moyenne distances ; (c)
établir la relation entre la géométrie de l’environnement local et les propriétés de
dynamique de réseaux.
Le sujet sera abordé à la fois d’un point de vu théorique et expérimental. L’approche
expérimentale comprendra la synthèse de phases, certaines nouvelles, et leur
caractérisation par diffraction des rayons X et spectroscopie Raman. D’autres techniques
complémentaires comme la diffusion totale des rayons X ou des neutrons, l’EXAFS et la
RMN seront également utilisées. L’approche théorique s’appuiera sur des méthodes de
dynamique de réseaux, de simulation de type Monte Carlo, de dynamique moléculaire et
de calculs de mécanique quantique ab-initio. Dans un deuxième temps, il sera envisagé
d’étendre l’étude cristallochimique à d’autres cations à paire libre comme par exemple Tl
+
,
Pb
2+
…
Encadrement :
Olivier Masson, [email protected]
Philippe Thomas, [email protected]
Abid Berghout, [email protected]