Etude par spectroscopie Raman de la structure des verres de borate alcalins

Structural study by raman spectroscopy of alkali-borate glasses

• Auteur / Autrice : Mohamed Moutiq
• Direction : Michel Massot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physicochimie des surfaces et interfaces
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Marne-la-Vallée
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Richard Kerner

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ionique de l'état solide

Densité

Verre

Spectroscopie Raman

Résumé

Les verres borates sont des conducteurs ioniques et nous avons mis en evidence la correlation entre la structure du verre et sa conductivite ionique. Pour cela nous avons etudie les modifications de l'ordre a courte et moyenne distance par spectroscopie raman. Dans le cas des verres borates, les elements structuraux constituant l'ordre a courte distance (triangles bo##3, tetraedres bo#4) sont organises pour former des unites cycliques bien definies contenant zero, un ou deux tetraedres bo##4. Avec la concentration li#2o, la diminution de l'energie d'activation cause de l'augmentation de conductivite s'interprete comme provenant du recouvrement des puits de potentiel associes aux tetraedres bo##4. Avec l'augmentation du taux d'oxyde modificateur, la distance moyenne entre les tetraedres bo##4 diminue entrainant ainsi une baisse de l'energie d'activation. Nous proposons une structure du reseau bore-oxygene formee par la coexistence de regions denses contenant les tetraedres bo##4 correles spatialement entre eux et jouant le role de canaux de conduction et de regions moins denses contenant des elements de chaines metaborates et ne contribuant au processus de transport. L'addition de sels dopants favorise la formation de regions riches en bore iv contenant en majorite des cycles diborates. Par leur conformation en v, les cycles diborates permettent la formation de vides pour accueillir le sel alcalin. Cet effet est d'autant plus important que la taille de l'anion du sel est grande ou que sa concentration est forte. Sous l'effet de la temperature, les cycles diborates avec deux tetraedres bo#4 se transforment en cycles triborates avec un seul tetraedre bo#4 diminuant ainsi la correlation entre les sites bo##4 quelle que soit la composition chimique du verre de borate. Nous avons egalement mis en evidence le role joue par les fluctuations de densite au sein de la matrice vitreuse dans la comprehension du mecanisme de la diffusion raman basse frequence dans le verre (pic boson)