Etude de la structure des verres des systèmes TeO2-MxOy (M = Ti, TI) par diffusion totale des rayons X et dynamique moléculaire

Discipline

Matériaux céramiques et traitements de surface

Classification

Physique,

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Dioxyde de tellure TeO2, Verres tellurites, Structure de verre, Dioxyde de titane TiO2, Fonction de distribution de paires (PDF), Dynamique moléculaire classique, Potentiel interatomique (IAP), Séparation de phases, Microségrégation

Mots-clés

Tellurite (minéralogie),

Oxyde de titane,

Dynamique moléculaire quasi-classique,

Simulation

Ce travail de thèse constitue une contribution à la compréhension de la structure de verres à base de TeO2, notamment au sein des systèmes binaires TeO2-TiO2 et TeO2-Tl2O. La spectroscopie Raman et la diffusion totale des rayons X (extraction des fonctions de distribution de paires) ont permis de déterminer que la structure du verre évolue fortement avec l'ajout de Tl2O tandis que l'ajout de TiO2 n'entraîne pas d'évolution structurale significative. Des simulations par dynamique moléculaire sont réalisées pour la première fois dans le système TeO2-TiO2. Pour cela, nous avons affiné un jeu de potentiels interatomiques Te(IV)-O transférable aux matériaux tellurites, permettant de reproduire les structures des polymorphes de TeO2 ainsi que celles de plus d'une douzaine de composés cristallins à base de TeO2. La structure simulée du verre pur TeO2 est composé majoritairement d'unités TeO4 et TeO3, engendrant une coordinence de l'atome Te de 3,71, inférieure à celle dans les polymorphes de TeO2. L'ajout de TiO2 renforce la connectivité du réseau tellurite via la diminution de la proportion d'atomes O terminaux et la création de ponts Te-O-X (avec X = Te, Ti), ce qui justifierait une amélioration des propriétés mécaniques et thermiques de ces verres.