Polymorfisme du soufre : une étude structurale et dynamique

par Laura Crapanzano

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Robert Bellissent.

Soutenue en 2006

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    Cette thèse est une contribution à l’étude du polymorphisme du soufre à l’état solide et à l’état liquide avec, en particulier un examen des transitions liquide-liquide. Une introduction sur le polymorphisme dans les matériaux simples conduit à faire le choix d’étudier le soufre et on présente l’état des connaissances actuelles sur le diagramme P T du soufre. Puis on décrit les dispositifs haute pression; enclume diamant et presse à grand volume, mis en place à l’ESRF pour réaliser des études structurales ou dynamiques in situ, ainsi que les techniques d’étude de la structure et de la dynamique ; diffraction X, diffusion Raman, diffusion X inélastique utilisés pour ce travail. La partie suivante expose les résultats obtenus sur la structure des différents allotropes du soufre. Grâce à la possibilité de mesures in situ avec un flux intense et à l’utilisation conjointe de la diffraction X et de la diffusion Raman il a été possible de caractériser la structure de phases à l’équilibre et de construire d’un nouveau diagramme de phases du soufre en pression et température. La dernière partie concerne les résultats obtenus sur la dynamique du soufre liquide autour de la transition de polymérisation. On caractérise ainsi, aux basses températures, un liquide moléculaire classique dont la dynamique est celle des molécules S8. Aux plus hautes températures une solution de polymères présente encore le mode à haute fréquence correspondant aux molécules S8 mais aussi un autre, à basse fréquence, qui correspond à des fragments de chaînes interconnectes.


  • Résumé

    This thesis deals with an investigation of polymorphism in both solid and liquid state of sulphur. Emphasis has been put on the polymer transition of liquid sulphur. From a short introduction to polymorphism, sulphur appears as a convenient system for these studies. The state of the art of the P T diagram of sulphur is discussed. Then the manuscript describes the high pressures devices and introduces the ESRF used techniques in order to get either structural or dynamical in situ information; namely X ray scattering, Raman scattering and inelastic X ray scattering. The following part is devoted to the structural results obtained on several sulphur allotropes. Owing to the possibility of in situ measurements with high flux and by using together X-ray and Raman scattering, the structure of equilibrium phases has been determined. Then a new T P phase diagram of sulphur has been obtained. The last part concerns the dynamical results obtained in the temperature range of the polymerisation transition. Above the transition sulphur behaves as a conventional molecular liquid made of S8 units. At higher temperature it still exhibits S8 molecular motion. However a lower frequency mode shows up. It corresponds to the dynamics of cross linked chain fragments.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (190 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 177 réf.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS06/GRE1/0054/D
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
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  • Cote : TS06/GRE1/0054
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