La génération de seconde harmonique comme technique complémentaire pour la caractérisation des poudres organiques.

Second Harmonic Generation as a Complementary Technique for Characterization of Powdered Organics

• Auteur / Autrice : Lina Yuan
• Direction : Gérard Coquerel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 30/06/2017
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Sciences et méthodes séparatives (Mont-Saint-Aignan (Seine-Maritime) ; 2000-...)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sciences et méthodes séparatives (Mont-Saint-Aignan (Seine-Maritime) ; 2000-...)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patricia Segonds, Michel Ferriol, Christine Martin, Jean-Jacques Counioux, Olivier Monnier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Valérie Dupray, Patricia Segonds

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génération de second harmonique

Séparation (technologie)

Cristallisation

Ordre et désordre (physique)

Transitions de phases

Diagrammes de phases

Optique non linéaire

Mots clés libres

Génération de Seconde Harmonique Résolue en Température (TR-SHG)

Optique non-linéaire

Diagramme de phase

Transition de phase ordre-désordre

Mécanisme et cinétique de cristallisation

Temperature-resolved second harmonic generation (TR-SHG)

Nonlinear optics

Phase equilibria

Order-disorder phase transitions

Mechanics and kinetics of crystallization

Résumé

L'existence de différentes phases, polymorphes, sels, solvates et co-cristaux génère de nombreuses questions concernant la caractérisation des matériaux à l'état solide, en particulier pour l'industrie pharmaceutique. Les problématiques relatives à l'identification des phases et à la surveillance des processus de crist(allisation et de transitions de phase ne peuvent toutefois pas toujours être résolues à l'aide de techniques d'analyse conventionnelles. Dans ce travail, nous développons une approche analytique basée sur le phénomène d'optique non-linéaire de génération de seconde harmonique (GSH). La GSH est une technique sensible et précise pour détecter l'absence de centre d'inversion au sein d'une structure cristalline et pour suivre des modifications subtiles de symétrie. A travers plusieurs exemples, nous montrons comment les mesures de GSH résolues en température (TR-SHG) peuvent être utilisées pour étudier les diagrammes de phases et pour suivre les mécanismes et cinétiques des transitions de phase, y compris pour des transitions de type ordre-désordre. La combinaison de la TR-SHG avec les techniques classiques (XRPD, DSC et microscopie) permet ainsi de démontrer l'utilité et le potentiel de l'optique non-linéaire dans la caractérisation des propriétés physico-chimiques des matériaux.

The existence of different phases, including polymorphs, salts, solvates and co-crystals generates concerns in the characterization of solid-state materials, especially for the pharmaceutical industry. Issues related to the identification of phases and the monitoring of phase transitions and crystallisation processes cannot be always solved using conventionnal techniques. In this work, a complementary analytical approach based on the nonlinear optical phenomena of second harmonic generation (SHG) is developed. SHG is a sensitive and accurate technique to detect the absence of inversion center in the crystalline structure and to capture subtle symmetry changes. Herein, through several examples we show how Temperature-Resolved SHG (TR-SHG) measurements van be used to study phase diagrams and for tracking mechanisms and kinetics of phase transitions including order-disorder phase transitions. The combination of TR-SHG with classical techniques (XRPD, DSC and microscopy) reveals in this study the usefulness and the potentials of nonlinear optics in material characterization.