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Seminaire

Le professeur Alain Michalowicz, Directeur de l’équipe SAX de l’Institut de Chimie et des Matériaux Paris Est (ICMPE), présentera

Jeudi 3 juin 2010 à 10h30 en salle S4

un séminaire sur le sujet :
Désaccords apparents entre structures locales par XAFS et à grande distance par XRD de perovskites ferroélectriques : rôle du désordre local dans les propriétés dielectriques.

Résumé :
Les relations entre symétries cristallines et propriétés diélectriques des oxides de métaux est un thème que l’on croit volontier complètement réglé : on admet systématiquement que les systèmes centro-symétriques et notamment cubiques sont paraélectriques, alors que pour posséder une polarisation spontanée, le matériaux doit être non
centro-symétrique. C’est le cas des perovskites classiques comme SrTiO3 cubique et paraélectrique à température ambiante, et de PbTiO3, qui, au contraire, est ferroélectrique avec une structure tétragonale. Ces propriétés classiques ont été étendues aux perovskites dopées, présentant des propriétés de ferroélectriques relaxeurs. Dans ce cas, on
interpréte les transition diffuses ferroelectriques-paraelectriques, en absence de transition structurale cristallographique, en supposant que le matériaux est composé d’une martrice cubique majoritaire, résultat de l’affinement de diagrammnes de diffraction de poudre, et de nanodomaines polarisés, plus ou moins ordonnés.

La spectrocopie d’absorption des rayons X (XAS), développée grace à la possibilité d’enregistrer les spectres sur les synchrotron, a modifié notablement cette description des relations structures-propriétés. En effet, l’XAS est à la fois sélective et sensible à l’ordre local autour d’un élément selectionné par son seuil d’absorption, contrairement à la
diffraction qui reflète un ordre à grande distance. Dans les systèmes dopés où les substituants sont répartis aléatoirement, cet ordre cristallographique représente une moyenne entre des sites de structures différentes que seule une méthode locale complémentaire peut
caractériser. Ainsi, dans les perovskite à base de titanate, le seuil du titane permet de caractériser l’ordre local dans un rayon de moins de 10 Å autour du titane, indépendamment des positions ordonnées ou désordonnées des autres éléments constitutif du matériau. On a donc une sonde permettant de caractériser sans effet de moyenne a grande distance, les distorsions du site octaédrique du Titane.
Je montrerai sur quelques exemples de perovskites dopées comment les contradictions apparentes entre l’ordre local et l’ordre cristallographies ont permi de lever certaines difficultés du modèle standard de la ferroélectricité (par exemple l’apparition d’une polarisation spontanée dans un matériaux apparemment cubique) et de soulever des questions sur le modèle de nanodomaines communément admis pour expliquer les propriétés des ferroélectriques relaxeurs.

Publié le 1er avril 2010 - Modifié le 1er juin 2010

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