Étude de la dynamique vibrationelle des verres

par Andrea Monaco

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Alexander I. Chumakov et de Giulio Monaco.

Soutenue en 2006

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015) .

mots clés

• Densité des états vibratoires
• Diffusion non élastique nucléaire
• Diffusion non élastique de rayons-X
• Boson Peak

Résumé

Le travail actuel de thèse est consacré à l'étude de la dynamique vibrationnelle du verre et en particulier à la recherche sur l'anomalie de basse fréquence: le « Boson Peak » (BP). Dans le premier chapitre, les aspects généraux de l'état vitreux sont présentés. Ici nous discutons comment le comportement thermodynamique anormal des verres peut être associé à la présence du Boson Peak dans la densité vibrationnelle (DOS) du verre. Dans le deuxième chapitre, nous discutons les techniques spectroscopiques principales utilisées dans cette étude: Diffusion non élastique nucleaire et la diffusion non élastique de rayons X. Dans le troisième chapitre, nous présentons l'étude du verre « hyperquenched ». Les effets de l'histoire thermique sur les propriétés dynamique et structurales des verres sont étudies. Le quatrième chapitre est consacrée à l'étude de l'effet de la pression et de la densité sur le DOS d'un verre. Les changements de la DOS sont corrélées une fois de plus avec les changements macroscopiques à moins qu'une transformation structurale ait lieu. En conclusion, nous présentons une étude sur la dynamique à haute fréquence (dans la région de fréquence de THz) d'ortho-terphenyl vitreux, et l'effet de la pression sur cette dynamique est discute. En comparant nos résultats à d'autres données disponibles dans la littérature, il à été possible de déduire quelques conclusions sur la nature des modes acoustique aux énergies identiques à celle du BP.

Titre traduit

Study of the vibrational dynamics of glasses

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Résumé

The present thesis work is devoted to the study of the vibrational dynamics in glasses, in particular we investigated the low frequency anomaly: the Boson Peak. In the first chapter the general aspects of the glassy state are. Here wediscuss how the anomalous thermodynamic behavior of glasses can be associated to the presence of the Boson Peak in the density of vibrational state of the glass. In the second chapter we discuss the main spectroscopic techniques used in this study: Nuclear Inelastic Scattering (NIS) and the Inelastic X-ray Scattering (IXS). In the third chapter we present the study of à hyperquenched glass. In this chapter the effects of the thermal history on the dynamical and structural properties of glasses are investigated. The fourth chapter is dedicated to the study of the effect of pressure and density on the DOS of à glass. The changes that the DOS experiences are correlated once more to the macroscopic changes, unless à structural transformation takes place. Finally we present à study on the high frequency dynamics (in the THz frequency region) of glassy ortho-terphenyl, and the effect of pressure on this dynamics is discussed. From the comparison of our results to others data available in the literature it has been possible to deduce some conclusions on the nature of the acoustic modes at energies comparable to that of the BP.