Complémentarité de la RMN, la modélisation et la diffraction pour une cristallographie des systèmes désordonnés

Sylvian Cadars (1, 2) , Mathieu Allix (1, 2) , Franck Fayon (1, 2) , Emmanuel Veron (1, 2) , Dominique Massiot (1, 2)

1 CEMHTI - Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation
2 UO - Université d'Orléans

Reflets de la Physique n° 44-45 50 Les techniques de diffraction de rayons X et de neutrons, reposant sur la périodicité des réseaux cristallins, et la résonance magnétique nucléaire, qui apporte des informations sur la structure locale indépendamment de l'existence d'un ordre atomique à longue distance, sont des outils intrinsèquement complémentaires pour la cristallographie. Nous illustrerons ici comment la combinaison de ces techniques permet d'étendre la cristallographie à des systèmes partiellement désordonnés. Dans ce contexte, la différence des échelles spatiales sondées par diffraction et RMN est un fantastique atout, en particulier lorsque ces techniques sont combinées avec la modélisation moléculaire. Complémentarité de la RMN, la modélisation et la diffraction pour une cristallographie des systèmes désordonnés La diffraction et la résonance magnétique nucléaire (RMN, voir encadré) sont des techniques de cristallographie complé-mentaires par nature. La première s'appuie sur la périodicité de l'arrangement atomique (la maille élémentaire) sur de grandes échelles de distance (> 10-8 m) et n'est que peu affectée par l'existence (par exemple) de défauts ponctuels. La seconde est au contraire une sonde purement locale (< 10-9 m) dans laquelle tout noyau détectable contribue de manière identique à l'intensité du signal détecté, même s'il se trouve dans un environnement désor-donné, qu'il s'agisse d'un défaut local ou d'une impureté peu ou pas cristallisée. Les différentes interactions contribuant au signal RMN permettent de décrire un matériau comme un assemblage de motifs structuraux constitués d'un atome central et de ses proches voisins. Cet article illustre à travers différents exemples cette complémentarité entre diffraction et RMN, notamment lorsqu'elles sont combinées à la chimie quantique, qui donne la possibilité de modéliser avec précision la structure atomique et électronique des matériaux, et de prédire leur réponse RMN. Elles permettent ainsi de valider des modèles structuraux, de résoudre des structures moléculaires en l'absence d'ordre atomique tridimensionnel (3D) à longue distance ou encore d'élucider les liens entre désordre structural local et propriétés des matériaux [1]. Sylvian Cadars ([e-mail]), Mathieu Allix, Franck Fayon, Emmanuel Véron et Dominique Massiot CNRS, CEMHTI UPR 2079, Université d'Orléans, 45071 Orléans >>> Le nouveau spectromètre RMN 850 MHZ WB du CEMHTI à Orléans, construit par Bruker et qui est arrivé en 2011. Il est mis à la disposition de la communauté nationale et internationale dans le cadre de la Très Grande Infrastructure de Recherche Très Hauts Champs (TGIR RMN THC FR 3050). © CEMHTI. Article disponible sur le site http://www.refletsdelaphysique.fr ou http://dx.

Domaines: Matériaux

Sylvian Cadars, Mathieu Allix, Franck Fayon, Emmanuel Veron, Dominique Massiot. Complémentarité de la RMN, la modélisation et la diffraction pour une cristallographie des systèmes désordonnés. Reflets de la Physique, 2015, 44-45, pp.50-55. ⟨10.1051/refdp/20154445050⟩. ⟨hal-01581415⟩