Nouvelles topologies structurales d'oxydes et sels de bismuth : cristallochimie, approche modulaire et propriétés

par Almaz Aliev

Thèse de doctorat en Molécules et matière condensée

Sous la direction de Olivier Mentré.


  • Résumé

    Un des enjeux majeurs en chimie du solide concerne la découverte de matériaux inorganiques à propriétés ciblées. En l’absence d’un protocole unique permettant d’y arriver, la situation des laboratoires français de « chimie du solide » en termes de prospection de nouveaux composés reste critique. A l’UCCS, notre groupe a une grande expérience et un savoir-faire reconnu liés à l’élaboration et la caractérisation de nouveaux matériaux à base de bismuth. Récemment, une stratégie de Design de composés innovants a été mise en place et développée pour cette série de composés. Il a ainsi été possible de décrire la majeure partie de nos composés en termes de briques élémentaires structurales permettant, à postériori de prédire, préparer et caractériser de nouveaux membres. Dans les systèmes ternaires Bi2O3 – MO – P2O5 (M= métal de transition) à l’origine de ce travail, ces prédictions ont été rendues possibles parce que chacune de ces unités structurales peut être utilisée, modifiée et assemblée de différentes façons. Le point commun à ces briques élémentaires repose sur la description mettant en œuvre des tétraèdres centrés sur les anions (ici O) et entourés par des atomes de bismuth. Ainsi, dans le cadre de l’ANR jeune chercheur Multi-D InMaDe, nous avons exploré les systèmes Bi/M/X/O avec M= Cu, Co, Mn… et X= P, V, As, Mo, Se et Cl. De nouveaux composés présentant des topologies innovantes ont été obtenus et leurs propriétés mesurées dans certains cas.

  • Titre traduit

    New structural topologies of bismuth oxides and salts : crystallochemistry, modular approach and properties


  • Résumé

    One of the primary challenges concerns the discovery of novel inorganic compounds using a rational “design” in order to predict crystal structures and possible structure/properties relationships. In the absence of unified protocol for such a task, it remains a hot topic in the solid state chemistry community. At the UCCS, our group has a long experience and a strong “savoir-faire” related to the elaboration and characterization on new bismuth based compounds. Recently, a strategy to Design novel innovative compounds and/or establish bases for related mega-series of related compounds have been developed for these broad series compounds by our group. Results are such as a large family of compounds with related crystal structures have been understood in terms of building principles leading to the post prediction, preparation and characterization of novel members. In the chemical Bi2O3 – MO - P2O5 (M = various divalent metals) systems, at the origin of this work, these predictions have been feasible because versatile building units (BU) can be handled, modified and assembled in various manners. The key-description used for BUs rely on the anion-centered polyhedra theory related to the bismuth atom. Thus, in the framework of ANR Multi-D InMaDe we have explored the Bi/M/X/O system, where M = Cu, Co, Mn etc. and X = P, V, As, Mo, Se and Cl. Several new compounds with new topologies have been obtained and their corresponding properties have been measured.


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