Olivier Perez

Jeudi 12 septembre à 13h30 - Jeudis de la Chimie du Solide

La chimie du solide à la frontière de l’ordre et du désordre

Olivier PEREZ

CRISMAT, Caen

Résumé :

L’objectif de cette présentation est de réhabiliter la cristallographie en tant que science fondamentale, centrée sur l’étude de la structure des matériaux cristallisés, au-delà de son utilisation instrumentale. En chimie du solide, les ordres structuraux peuvent se révéler complexes, nécessitant des analyses précises du réseau réciproque et révélant des phénomènes de diffraction inattendus, tels que des réflexions supplémentaires ou une diffusion diffuse, ainsi que des considérations de symétrie spécifiques aux systèmes étudiés. Comme l’a si bien dit H. Bergson : « Le désordre est simplement l’ordre que nous ne cherchons pas », et c’est précisément cet aspect que je souhaite aborder en illustrant mon propos avec des études de structures modulées incommensurables.

Lorsque les bases de la cristallographie multidimensionnelle furent établies par De Wolff, Janssen et Janner au milieu des années soixante-dix, seuls quelques rares exemples de cristaux apériodiques étaient connus, ce qui poussa De Wolff à affirmer : « The present extension of the symmetry concept may appear sterile in view of the small number of satellite patterns discovered so far » (Acta Cryst. A30 (1974), p. 777). Toutefois, les avancées technologiques dans le domaine des instruments de diffraction, notamment l’amélioration des sources et des détecteurs, ont permis la découverte de nombreux matériaux apériodiques qui, auparavant, étaient souvent confondus avec des matériaux désordonnés. La recherche de nouveaux matériaux via des méthodes de synthèse innovantes, la manipulation de la non-stœchiométrie, ou encore l’étude des transitions de phase sous différents stimuli (température, pression, etc.) ont également contribué à l’observation accrue de ce type de composés cristallins.

Au travers de trois exemples, je vous inviterai à explorer un monde de matériaux où coexistent différents niveaux d’ordre. Le premier exemple concerne l’étude de composés aux potentielles propriétés photocatalytiques, dont la structure, après une analyse fine du réseau réciproque (diffraction électronique tridimensionnelle (3D-ED) et diffraction X sur monocristal), s’avère modulée. Le second exemple illustre le potentiel considérable de la sur-stœchiométrie de l’oxygène pour générer et adapter une grande famille d’oxydes de type chaîne de spin via des mécanismes d’apériodicité. Enfin, je conclurai cet exposé en présentant un matériau étudié pour ses potentielles propriétés thermoélectriques, dont la structure présente à la fois des modulations incommensurables, un caractère composite, ainsi que des désordres corrélés. Cette dernière partie me permettra de souligner l’importance des études multi-échelles et multi-techniques pour caractériser avec précision un matériau présentant des ordres complexes.

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Contact : Stéphane Jobic (MIOPS)