D3 Spectroscopie et Diffraction

Topique

La diffraction des rayons X de ce verre confirme expérimentalement l'absence d'ordre à longue portée, un résultat déjà établi par un autre modèle de ce matériau : au lieu de présenter les pics de Bragg nets et bien définis caractéristiques d'un matériau à réseau cristallin périodique, ce verre affiche un halo amorphe, un diagramme de diffraction large et diffus, dépourvu de pics nets. L'absence de réseau périodique à longue portée dans ce verre empêche la formation des pics nets caractéristiques d'un cristal dans son diagramme de diffraction, ce qui explique l'apparition de ce halo amorphe.

Outre la diffraction des rayons X, la spectroscopie Raman, la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier et la résonance magnétique nucléaire sont utilisées pour déterminer la spéciation structurale de ce verre : la distribution des différentes espèces structurales, appelées espèces Q suivies d'un nombre, qui constituent son réseau. Le fait que chaque tétraèdre de silicium du réseau soit relié à ses voisins par un nombre précis d'oxygènes pontants, compris entre zéro et quatre, implique que ce nombre détermine l'espèce Q à laquelle appartient ce tétraèdre. Plus le nombre d'oxygènes pontants est élevé, plus l'unité structurale est connectée au sein du réseau.

La connaissance de cette distribution des espèces structurales, grâce à ces trois techniques spectroscopiques, nous permet de recouper une autre donnée établie dans le même modèle pour cet ensemble : le rapport entre les oxygènes non pontants et les cations formant le réseau. Puisque chaque espèce structurale possède un nombre connu d'oxygènes non pontants, complémentaire de ses oxygènes pontants, la distribution complète des espèces structurales nous permet de calculer indépendamment ce même rapport entre les oxygènes non pontants et les cations formant le réseau et de le comparer à la valeur déjà établie par l'autre modèle par d'autres moyens.

Par conséquent, ce modèle, élaboré à partir de la diffraction des rayons X et de la spéciation structurale, vérifie deux aspects distincts de deux autres modèles de cet ensemble : le halo amorphe confirme l’absence d’ordre à longue portée établie par le modèle décrivant la structure de ce verre, et la distribution des espèces structurales confirme la connectivité du réseau établie par le modèle décrivant cette même connectivité. Le fait que ces deux vérifications reposent sur les mêmes techniques spectroscopiques et de diffraction que celles utilisées pour développer ce modèle signifie qu’aucune ne dépend de l’hypothèse, non vérifiée expérimentalement, de ce que ces deux autres modèles établissent déjà.

ID:4536