Etude de la condensation et de la mise en ordre d'excitations de transfert de charge a la transition neutre-ionique

par Éric Collet

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Hervé Cailleau.

Soutenue en 1999

à Rennes 1 .

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Résumé

Les complexes moleculaires a transfert de charge de structure a empilement mixte sont formes de chaines ou alternent molecules donneuses et acceptrices d'electrons. Ces systemes de basse dimensionalite peuvent presenter une transition de phase peu commune : la transition neutre-ionique (n-i). Cette instabilite electronique peut etre gouvernee par les conditions de pression, de temperature mais aussi par photo-irradiation et se caracterise par une variation d'ionicite ainsi que par des changements structuraux intra- et inter-moleculaires. La quasi-degenerescence des etats n et i est a l'origine d'une multistabilite moleculaire donnant lieu a des excitations de transfert de charge non lineaires pouvant se condenser et aussi s'ordonner. Nous presentons ici l'etude de ces excitations avec une description phenomenologique de la transition n-i. L'etude structurale du diagramme de phase tout a fait singulier, analogue au solide-liquide-gaz, du compose prototype qu'est le tetrathiafulvalene (ttf) p-chloranile (ca), est discutee en relation avec des proprietes dielectriques et ferroelectriques inhabituelles associees a la condensation et a la mise en ordre de ces excitations. L'etude de la transition neutre-ionique d'un compose voisin (le dimethylettf-ca) nous a permis de mettre en evidence de facon directe l'existence de ces excitations de transfert de charge quasi-unidimensionnelles, avec des effets cooperatifs importants, considerees dans de nombreux modeles comme etant a l'origine de proprietes physiques inhabituelles. L'etude structurale de la transition n-i de ce compose revele l'existence d'une onde de concentration associee a la mise en ordre de chaines neutres et ioniques de type ferrielectrique. Une telle mise en ordre de molecules identiques portant des charges differentes a ete discutee il y a longtemps par les theoriciens mais encore jamais observee.

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