Relations entre nanostructure, propriétés physiques et mode de formation des opales A et CT.

Relationships between nanostructure, physical properties and the formation mode of opal-A and CT.

• Auteur / Autrice : Éloïse Gaillou
• Direction : Emmanuel Fritsch, Guy Cornen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences et technologies de l'information et des matériaux (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Luminescence

Géochimie

Structures géologiques, Petites

Raman, Effet augmenté en surface

Cristaux photoniques

Opales

Résumé

L'opale, matériau amorphe ou mal cristallisé, possède une grande variété de structures, dont le bloc élémentaire est un nanograin de silice de 25 nm de diamètre environ. Dans l'opale A, les nanograins s'agencent en sphères, le plus souvent de façon concentrique, mais parfois radialement. Dans l'opale CT, ils peuvent s'organiser ou non, avec jusqu'à quatre degrés d'ordre, incluant certaines structures inédites. La détermination d'inclusions est possible par spectrométrie Raman. Les inclusions montrent souvent un environnement de formation spécifique qui permet de remonter jusqu'aux conditions de formation, et parfois jusqu'à la provenance. Des critères géochimiques ont été élaborés permettant l'identification de l'origine géographique de tous les gisements étudiés. L'origine géologique est déterminée par la teneur en baryum. Certains éléments modifient des caractères physiques tels que la couleur ou la luminescence. La luminescence est activée par la présence d'uranium ou celle de défauts structuraux liés à l'oxygène.

Opal, which is an amorphous (opal-A) or poorly crystallized (opal-CT) material, shows a wide variety of structures, and is built from elementary silica nanograins of about 25 nm in diameter. In opal-A, nanograins arrange themselves in spheres, most often in a concentric way, sometimes radialy. In opal-CT, they can organize or not, with up to four degrees of order, including several structures described here for the first time. We have established that inclusions determination is possible by Raman spectrometry. Inclusions are often characteristic of a specific environment, helping to identify formation conditions, even sometimes the exact locality. Geochemical criteria have been elaborated, making the identification of the geographical origin of all deposits studied possible. Geological origin is determining through barium content. Several elements influence some physical properties, such as color or luminescence. Luminescence is activated by uranium or by oxygen-related defects, and inhibited by iron.