New Functional Oxides by Crystallisation of Glass Precursors
Ce travail de thèse vise à découvrir de nouveaux composés fonctionnels à base d'oxydes, en utilisant la cristallisation du verre comme moyen de synthèse original. Ces recherches sont nécessaires pour répondre au besoin croissant de nouvelles phases cristallines à propriétés améliorées, et peut...
שמור ב:
| מחבר ראשי: | |
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| מחברים אחרים: | , , , , , |
| פורמט: | Thèse numérique |
| שפה: | Anglais Français |
| יצא לאור: |
2025.
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| נושאים: | |
| גישה מקוונת: | Accès au texte intégral https://theses.univ-orleans.fr/public/2025ORLE1019_va.pdf http://www.theses.fr/2025ORLE1019/abes https://theses.hal.science/tel-05290521 |
| הערה: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Conditions extrêmes et matériaux : haute température et irradiation (Orléans ; 2008-...) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Gaëlle Delaizir (Président du jury) ; Olivier Hernandez, Laeticia Petit, Alberto Fernández Carrión (Membre(s) du jury) ; Olivier Hernandez, Laeticia Petit (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Nouveaux oxydes fonctionnels par cristallisation de précurseurs vitreux |
| סיכום: | Ce travail de thèse vise à découvrir de nouveaux composés fonctionnels à base d'oxydes, en utilisant la cristallisation du verre comme moyen de synthèse original. Ces recherches sont nécessaires pour répondre au besoin croissant de nouvelles phases cristallines à propriétés améliorées, et peut en principe faciliter des évolutions progressives des performances en remplaçant les matériaux actuels. Le diagramme ternaire SrO-Al O -SiO a été choisi en raison de son large domaine de formation vitreux et de la variété des phases cristallines répertoriées ayant des applications fonctionnelles, en particulier dans le domaine de l'optique. Dans la première partie de ce travail, l'utilisation de la cristallisation de verre provenant de différentes régions du diagramme de phase a conduit à la découverte d'un nouveau composé métastable, Sr Al Si O . La deuxième partie de ce travail concerne les tentatives d'isoler le nouveau silicate Sr Si O (découvert précédemment au CEMHTI par une approche récente utilisant le guidage par calcul prédictif) comme matériau entièrement cristallisé et monophasique, facilitant l'exploration de ses propriétés de mécanoluminescence. Ces composés ont été caractérisés de manière multi-échelle (de la maille unitaire à l'échelle du grain) et en température, par des méthodes de diffraction des rayons X et de neutrons sur poudre et par microscopie électronique en transmission à haute résolution en utilisant des instruments de pointe (résolution atomique STEM-HAADF et spectroscopie EELS). Cette approche a permis de résoudre ab-initio la structure du composé Sr Al Si O . Enfin, les arrangements atomiques locaux dans Sr Al Si O ont été étudiés par spectroscopie RMN du solide à l'angle magique (noyaux Al et Si) couplée à une modélisation DFT, qui ont révélé un ordre partiel inhabituel entre Al et Si au sein des sites tétraédriques de la structure cristalline, qui n'a pas pu être observé directement par diffraction. Les propriétés de luminescence de ces matériaux ont été explorées (en collaboration avec l'institut CSIC de Séville et l'institut de physique (IPR) de Rennes). Alors que Sr Si O montre une réponse de mécanoluminescence modeste, Sr Al Si O s'est avéré avoir une émission de luminescence bleue persistante de longue durée, en plus d'une réponse en mécanoluminescence intense. Les performances de ce nouvel aluminosilicate sont comparables à l'état de l'art. This PhD work aimed to discover new metal-oxide compounds, with potential functional applications, by crystallisation of glass precursors. Such approaches are necessary to address the growing need for new phases with enhanced properties, and in principle can facilitate step changes improvements in performance by replacing current materials. The SrO-Al O -SiO ternary diagram was focussed on due to its broad glass-forming domain, and the variety of known phases with functional especially optical) applications already found within it. In the first part of this work, glass crystallisation in different regions of the phase diagram led to the discovery of a new metastable compound, Sr Al Si O . The second part of this work concerns attempts to isolate the new ternary silicate Sr Si O (discovered previously at CEMHTI by a recent computationally-guided approach) as a phase-pure fully-crystallised material, facilitating the exploration of its mechanoluminescence properties for the first time. These compounds were characterised at multiple length scales (unit cell to micron scale) and temperatures, through powder X-ray and neutron diffraction methods and high-resolution transmission electron microscopy using state-of-the-art instruments (for diffraction, atomic-resolution STEM-HAADF, and EELS spectroscopy). This permitted ab-initio structure solution of Sr Al Si O . Finally, local atomic arrangements in Sr Al Si O were studied by Al and Si MAS-NMR coupled to DFT modelling, which revealed an unusual partial ordering of Al and Si over the tetrahedral framework sites of the crystal structure, which could not be resolved directly by diffraction. The luminescent properties of these materials were explored (in collaboration with the CSIC institute in Seville and the Institute de Physique (IPR) in Rennes). Whilst Sr Si O was found to have a modest mechanoluminescence response, Sr Al Si O was found to have bright long-lasting blue persistent luminescence emission in addition to an intense mechanoluminescence response, with the performance of both properties comparable to current state-of-the-art materials. |
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| תאור פריט: | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Conditions extrêmes et matériaux : haute température et irradiation (Orléans ; 2008-...) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Gaëlle Delaizir (Président du jury) ; Olivier Hernandez, Laeticia Petit, Alberto Fernández Carrión (Membre(s) du jury) ; Olivier Hernandez, Laeticia Petit (Rapporteur(s)) |
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