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Grenoble INP
Science et ingénierie des matériaux et des procédés

Phases métalliques complexes

 

Le groupe étudie d'une part les matériaux quasi-cristallins (QC) qui sont des matériaux ordonnés à grande distance mais non périodique, et d'autre part les alliages métalliques complexes (CMA) qui sont des cristaux périodiques avec un grand paramètre de maille. L'objectif de ces études est de déterminer la structure atomique de ces matériaux et de la relier à leurs propriétés physiques, en particulier à la dynamique de réseau et aux propriétés de transport thermique afin de comprendre les mécanismes conduisant à l'ordre quasipériodique à grande distance. Dans ce cadre, l'étude des propriétés thermodynamiques, du désordre et des fluctuations de phasons est particulièrement importante.  Ces études sont également réalisées en collaboration avec des équipes de recherche japonaises (groupes des Professeurs Tsai et Ishimasa) et dans le cadre du European Integrated Center for the Development of New Metallic Alloys and Compounds - C-MAC   http://www.eucmac.eu/

Ce travail est effectué expérimentalement par diffraction et diffusion (élastique ou inélastique) des rayons X et des neutrons et par microscopie électronique en transmission. L'analyse des résultats expérimentaux est  couplée à des simulations, effectuée en collaboration avec l'université de Stuttgart et l'Académie des sciences de Slovaquie, soit par calcul ab-initio, soit en utilisant des potentiels de paires adaptés permettant de simuler des systèmes contenant plusieurs dizaines de milliers d'atomes. Afin de valider cette approche, et pour mettre en évidence les effets de l'ordre quasipériodique sur les propriétés, une étude sur des phases de complexité croissante a été entreprise dans le système Zn-Mg.

Cette méthodologie, développée sur les quasicristaux et leurs phases approximantes, est en extension vers d’autres matériaux à structure complexe. Des travaux sont entrepris par exemple sur les matériaux pour propriétés thermoélectriques, devant combiner bonne conductivité électrique et faible conductivité thermique. La compréhension de la relation entre dynamique de réseau et structure atomique est une étape indispensable, et des travaux sont entrepris dans plusieurs classes de matériaux, comme les clathrates et les matériaux amorphes ou amorphes partiellement cristallisés. Enfin, d’autres matériaux à structure complexe comme les Metal Organic Frameworks sont étudiées par simulation, particulièrement ab initio, pour des applications dans la capture du CO2.

 

 

Rédigé par Sabine Lay

mise à jour le 28 novembre 2014

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