Grand Séminaire d'Institut

Friday 11 June 2010 à 14h00.

Polymorphisme caché dans le système B2O3 : une explication de l'anomalie de cristallisation et de la transition vitreuse


Guillaume FERLAT
(IMPMC, Paris)



Invité(e) par
Alfonso San-Miguel

présentera en 1 heure :

''L'oxyde de Bore, B2O3, est un prototype de verre formateur de réseau qui entre dans la composition d'un grand nombre de verres industriels. A la différence de la silice ou de l'eau qui forment des réseaux tétraédriques, le réseau de B2O3 est basé sur une connectique d'unités triangulaires BO3. Ce système est l'objet de transitions polyamorphiques à haute pression [1] et est un bon candidat pour de possibles transitions liquide-liquide. Par ailleurs, le verre possède des propriétés (densité, statistique d'anneaux) qui le distinguent fortement des composés cristallins connus. Dans une première partie du séminaire, nous nous intéresserons à la structure microscopique moyenne distance du verre et du liquide B2O3. A l'aide de simulations de dynamique moléculaire ab-initio et de calculs d'observables (Raman, Infra-Rouge, RMN, XANES, capacité calorifique,nous avons pu établir l'existence et la proportion d'un certain type d'anneaux, appelés boroxols [2]. Nous montrerons le rôle joué par ces anneaux et comment nos calculs ont permis de trancher un débat vif dans la littérature, en dépit des limitations inhérentes à ce type de simulations. Dans un deuxième temps, nous avons synthétisé "in silico" une série de nouveaux polymorphes cristallins de B2O3, inconnus à ce jour [3]. Ce travail met en évidence l'existence d'un polymorphisme très important, en particulier aux basses densités (typiques de celle du verre). Outre l'intérêt de cette étude pour motiver la synthèse expérimentale de ces >> > > nouveaux cristaux, nous montrerons en quoi ces résultats permettent de rendre compte du comportement dit "anormal" de B2O3 (forte aptitude à la vitrification, anomalie de cristallisation et propriétés structurales du verre différentes de celles des cristaux connus). [1] V. V. Brazhkin, Y. Katayama, K. Trachenko, O. B. Tsiok, A. G. Lyapin, Emilio Artacho, M. Dove, G. Ferlat, Y. Inamura and H. Saitoh, Phys. Rev. Letters, 101, 035702 (2008). [2] G. Ferlat, T. Charpentier, A. P. Seitsonen, A. Takada, M. Lazzeri, L. Cormier, G. Calas and F. Mauri, Phys. Rev. Letters, 101, 065504(2008). [3] G. Ferlat, A. P. Seitsonen, M. Lazzeri, F. Mauri, en préparation.''



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