Geoffroy DE LAITRE sur les propriétés dynamiques de cristaux apériodiques

Jury

Alain Pautrat (CNRS Paris-Normandie), rapporteur
Philipe Rabiller (Université de Rennes), rapporteur
Pascale Launois (CNRS Paris Saclay), Examinatrice
Emilio Lorenzo (CNRS Alpes), Examinateur
 

Abstract

Les cristaux apériodiques sont caractérisés par leur ordre à grande distances dépourvu de périodicité dans au moins une direction. Bien que leur structure soit généralement bien comprise, notamment avec l’interprétation du superespace, leur dynamique reste débattue. En effet, la brisure de la symétrie translationnelle dans ces systèmes mène à prédire un nouveau type d’excitation de la matière appelé le mode de phason et dont propriétés et les réalisations atomiques restent à établir dans de nombreux cas. Particulièrement peu d’observations expérimentales ont été obtenues pour les cristaux incommensurables et les composites incommensurables. La phase de Rb2ZnCl4 présente une structure cristalline constituées d’un arrangement d’atomes de Rb et de tétraèdres de ZnCl4. Les orientations de ces derniers sont modulés incommensurablement entre Ti=303.5K et TC=195K, brisant la périodicité du réseaux moyen dans la direction c. Son diagramme de diffraction est caractérisé par des réflexions satellites spécifiques de l’ordre apériodique. Nous avons entrepris de mettre en évidence le mode de phason dans ce système par diffusion inélastique des neutrons avec les instruments  IN6-SHARP, IN5, IN12, IN22 et ThALES de l’ILL, ainsi que le spectromètre 1T1 du LLB. Nous avons étendu nos mesures entre 350K et 140K afin d’atteindre la pĥase périodique “haute symétrie” au dessus de Ti, ainsi que la la phase de “lock-in” en dessous de TC où la périodicité est restaurées. Nous montrons que les modes de phonon acoustiques mesurés près des réflexions principales sont standard, restant insensibles aux transitions de phases. Dans la phase incommensurable, nous présentons l’analyse d’un signal quasiélastique mis en évidence autour des réflexions satellites. Nous montrons que ce signal se distingue significativement des modes de phonons et qu’il disparaît dans la phase de lock-in. Nos observations permettent de l’identifier à un mode de phason diffusif, bien que son comportement diffère des prédictions dans la limite hydrodynamique. Nous proposons une interprétation des données permettant de rendre compatible nos observations avec les modèles théoriques.