CHAPITRE 1 – L’ÉTAT VITREUX
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sur l’environnement atomique de cet élément. La technique de diffusion
de neutrons avec substitution isotopique (neutron-scattering with isotope
substitution ou NSIS) a permis de montrer que dans un verre de silicate
la répartition de Ca n’est pas aléatoire et qu’elle est proche de celle du
métasilicate cristallisé, notamment en ce qui concerne le nombre de Ca
voisins de chaque Ca et de la distance Ca—Ca [35].
4.2. Les méthodes spectroscopiques
De nombreuses méthodes spectroscopiques ont été appliquées pour
recueillir des informations sur les sites occupés par les divers atomes
contenus dans le réseau vitreux. Les résultats obtenus sont interprétés
sur la base de modèles qui sont des représentations idéalisées de la
structure.
4.2.1. Les études dans l’infrarouge
Les verres sont partiellement transparents dans l’infrarouge. Comme le
spectre d’absorption dans ce domaine de fréquences dépend principalement des interactions des atomes avec leurs plus proches voisins, la spectrométrie infrarouge peut être considérée comme complémentaire des études structurales par diffraction X.
Dans la silice vitreuse il a été établi que la bande infrarouge à 1100 cm
–1
peut être reliée à un type de vibration bien défini : l’étirement des liaisons
du groupe Si—O—Si [36].
Les méthodes de spectroscopie infrarouge furent, d’autre part, appliquées avec succès pour élucider le mode d’insertion de l’eau dans le réseau
vitreux [21].
Dans l’infrarouge lointain, le spectre d’absorption des verres contenant
des cations modificateurs se caractérise par une bande d’absorption,
autour de 200 cm
–1 , dont la fréquence peut être assimilée à la fréquence
du mouvement de ces ions [37].
Dans le cas des verres de borates ou de silicates alcalins, la déconvolution de cette bande d’absorption révèle deux pics de fréquence. On en
conclut que les sites qui accueillent les ions alcalins sont répartis en deux
populations distinctes. La population la plus nombreuse, correspondant
au pic le plus élevé, est constituée des sites dans lesquels la densité électronique est forte, ce qui induit une liaison partiellement covalente [37].
Le second pic, de plus basse fréquence, correspond aux sites où la densité
electronique est plus faible et où la liaison est de caractère plus ionique.
On a proposé d’interpréter ce résultat sur la base du modèle structural à
deux réseaux interconnectés de Greaves (voir Sect. 4.2.2).
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sur l’environnement atomique de cet élément. La technique de diffusion
de neutrons avec substitution isotopique (neutron-scattering with isotope
substitution ou NSIS) a permis de montrer que dans un verre de silicate
la répartition de Ca n’est pas aléatoire et qu’elle est proche de celle du
métasilicate cristallisé, notamment en ce qui concerne le nombre de Ca
voisins de chaque Ca et de la distance Ca—Ca [35].
4.2. Les méthodes spectroscopiques
De nombreuses méthodes spectroscopiques ont été appliquées pour
recueillir des informations sur les sites occupés par les divers atomes
contenus dans le réseau vitreux. Les résultats obtenus sont interprétés
sur la base de modèles qui sont des représentations idéalisées de la
structure.
4.2.1. Les études dans l’infrarouge
Les verres sont partiellement transparents dans l’infrarouge. Comme le
spectre d’absorption dans ce domaine de fréquences dépend principalement des interactions des atomes avec leurs plus proches voisins, la spectrométrie infrarouge peut être considérée comme complémentaire des études structurales par diffraction X.
Dans la silice vitreuse il a été établi que la bande infrarouge à 1100 cm
–1
peut être reliée à un type de vibration bien défini : l’étirement des liaisons
du groupe Si—O—Si [36].
Les méthodes de spectroscopie infrarouge furent, d’autre part, appliquées avec succès pour élucider le mode d’insertion de l’eau dans le réseau
vitreux [21].
Dans l’infrarouge lointain, le spectre d’absorption des verres contenant
des cations modificateurs se caractérise par une bande d’absorption,
autour de 200 cm
–1 , dont la fréquence peut être assimilée à la fréquence
du mouvement de ces ions [37].
Dans le cas des verres de borates ou de silicates alcalins, la déconvolution de cette bande d’absorption révèle deux pics de fréquence. On en
conclut que les sites qui accueillent les ions alcalins sont répartis en deux
populations distinctes. La population la plus nombreuse, correspondant
au pic le plus élevé, est constituée des sites dans lesquels la densité électronique est forte, ce qui induit une liaison partiellement covalente [37].
Le second pic, de plus basse fréquence, correspond aux sites où la densité
electronique est plus faible et où la liaison est de caractère plus ionique.
On a proposé d’interpréter ce résultat sur la base du modèle structural à
deux réseaux interconnectés de Greaves (voir Sect. 4.2.2).