Thèse soutenue

Matériaux à propriétés ciblées par minéralo-mimétisme : le photochromisme de la sodalite et de la scapolite
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Auteur / Autrice : Féodor Blumentritt
Direction : Emmanuel FritschMaria Teresa Caldes
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie des matériaux
Date : Soutenance le 10/11/2021
Etablissement(s) : Nantes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Matériaux Jean Rouxel (Nantes)
Jury : Président / Présidente : Florent Boucher
Examinateurs / Examinatrices : Stéphanie Rossano
Rapporteurs / Rapporteuses : Manuel Gaudon, Anouk Galtayries

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Mots clés libres

Résumé

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Le photochromisme de la sodalite (‘hackmanite’) et de la scapolite (‘marialite’) ont été étudiées par minéralomimétisme. Le but est de documenter et comprendre la propriété d’un minéral, pour la mimer et l’optimiser pour une application industrielle potentielle. Le photochromisme de l’hackmanite naturelle la fait changer d’incolore à pourpre. Ce phénomène est lié à une impureté de soufre. Nous avons produit plusieurs poudres hackmanites synthétiques chlorées, bromées et iodées par addition de soufre. Différentes teneurs en soufre donnent aussi différentes couleurs. Nous avons confirmé que la couleur est liée à une lacune de chlore et démontré les multiples spéciations du soufre dans ce matériau (jusqu’à 5 valences en XPS). La dimension de la lacune de chlore est liée à la couleur photogénérée. Le photochromisme incolore à bleu profond de la scapolite a été étudié en comparaison avec celui de l’hackmanite, les deux matériaux ayant des structures et des compositions similaires. Le parallèle avec l’hackmanite démontre que la couleur bleue est liée, ici aussi, à l’absorption de la lacune de chlore considérée comme une boite quantique, plus grosse que dans l’hackmanite. Des poudres de marialite synthétique non photochromes ont été obtenues à haute pression, dont certaines, pour la première fois, dopées au soufre. Nous avons apporté les preuves de l’origine de la luminescence orange de la scapolite. Nous avons combiné une étude théorique sur plusieurs ions moléculaires soufrés avec des résultats expérimentaux détaillés qui démontrent que l’émission est bien activée par (S2)-. Nous avons, pour la première fois, réalisé la synthèse de scapolites dopées en (S2)-.