Phonons et phasons dans les quasicristaux de symétrie icosaédrique et dans leurs approximants 1/1 périodiques

par Sonia Francoual

Thèse de doctorat en Physique de la matière condensée et du rayonnement

Sous la direction de Marc de Boissieu et de Roland Currat.

Soutenue en 2006

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    Les réponses statiques et dynamiques associées aux phonons et aux phasons sont comparées dans des quasicristaux de symétrie icosaédrique et dans leurs approximants 1/1 cubiques. Quasicristaux et approximants partagent un même ordre local caractérisé par des amas atomiques icosaédriques de grande taille (environ1. 6 nm). L'ordre à longue portée est quasipériodique dans le quasicristal alors que périodique dans l'approximant. Les phasons sont de nouveaux modes hydrodynamiques induits par la quasipériodicité. Les phonons existent dans le quasicristal et dans l'approximant. Nous avons mesuré la distribution de l'intensité diffuse autour des pics de Bragg dans la phase approximante Zn-Sc et dans les phases quasi cristallines i-Zn-X-Sc (X = Mg, Ag, Co). Dans la phase Zn-Sc, la diffusion diffuse thermique due aux phonons est seule observée. Dans les phases i-Zn-X-Sc, il y un signal diffus supplémentaire dû aux phasons. Les constantes élastiques de phason déterminées varient avec la nature de l'élément X. La dynamique des phasons est étudiée en diffusion cohérente des rayons X dans la phase i-AI-Pd-Mn. Les phasons sont activés au-dessus de 600°C. La dynamique est diffusive avec, à 650°C, des temps de relaxation de environ 100 s pour une longueur d'onde des modes de environ 90 nm. La dynamique des phonons est mesurée dans les phases i-Zn-Mg-Sc et III-Zn-Sc puis dans les phases i-Cd- Yb et 1/1-Cd- Yb en diffusions inélastiques des neutrons et des rayons X. Les facteurs de structure dynamiques sont similaires dans le quasicristal et son approximant ce qui révèle l'importance de l'ordre local sur la réponse dynamique des modes de vibration dans ces structures. Des différences sont néanmoins observée


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  • Titre traduit

    Phonons and Phasons in icosahedral quasicrystals and their periodic 1/1 approximants


  • Résumé

    The static and dynamical responses associated with phonons and phasons are compared in icosahedral quasicrystals and their cubic 1/1 approximants. Quasicristals and approximants share a same local order within large atomic cIusters of icosahedral shape (diameter 1. 6 nm). However, the long rang order is quasiperiodic in the quasicrystal whereas it is periodic in the approximant. Quasiperiodicity yields new hydrodynamic modes called phasons. Phonons exist in the quasicrystal and in the approximant. We measured the distribution of the difuse intensity near Bragg peaks in the Zn-Sc approximant phase and in the i-Zn-X-Sc quasicristallinel phases with X = Mg, Ag, Co. Ln the Zn-Sc approximant, the thermal diffuse scattering due to phonons is observed. Ln the Zn-X-Sc phases, there is an additional diffuse intensity signal which one is due to phasons. The extracted phason elastic contants are shown to vary with the chemical nature of the element X. We studied the dynamics of long-wavelength phasons using coherent X-rays in the i-AI-Pd-Mn phase. Phasons are activated above 600°C. The dynamics is diffusive. At 650°C, for phasons having a wavelength of 90 nm, the typical relaxation time is of the order of 100 s. We investigated the phonon dynamics in the i-Zn-Mg-Sc and 1/1 Zn-Sc phases, and in the i-Cd- Yb and 1/1 Cd-Yb phases using neutron and X-ray inelastic scattering. The dynamical structure factors are similar in the quasicrystal and its approximant which shows the importance of the local order on the dynamical response ofvibrational modes in those structures. Sorne differences are nevertheless observed.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (229 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 213-229

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS06/GRE1/0037
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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS06/GRE1/0037/D
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