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Auteur(s)
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Philippe COLOMBAN : Directeur de recherche CNRS - Laboratoire de dynamique, interaction et réactivité (LADIR), UMR7075 CNRS, Université Pierre-et-Marie-Curie (UPMC), Paris, France
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Les matériaux et les dispositifs réalisés par leur association sont hétérogènes à différentes échelles, volontairement ou involontairement, ce qui influence, voire détermine de nombreuses propriétés. L'imagerie Raman en combinant la résolution optique spatiale submicronique et les informations subnanométriques pouvant être extraites des spectres apporte par sa sonde spécifique, la liaison chimique, des informations que les autres imageries ne peuvent donner.
Material and multi-material devices are heterogeneous at various scales. The heterogeneity that determines significantly material properties, results from the synthesis process and/or from a design, intentionally or not. Raman mapping combines the sub-micron optical spatial resolution with the sub-nanometre information available from Raman spectrum-modelling. This offers important information, not given by other imaging techniques because of the very specific character of the Raman probe, the chemical bond it-self.
Imagerie, spectroscopie Raman, céramique, polymères, mécanique, nanomatériaux, fibre, composites, microélectronique, contraintes
Mapping, Raman microscopy, ceramic, polymer, mechanics, nanomaterials, fibre, composites, microelectronics, stress
Domaine : Science des matériaux
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : élaboration, céramiques, polymères, composites, microélectronique
Domaines d'application : Mesures, contrôle, vieillissement, recherche
Principaux acteurs français : LADIR, UPMC-Paris ; LEPMI, INP, Grenoble ; LMOPS, Supelec, Metz
Pôles de compétitivité :
Centres de compétence :
Industriels : HORIBA Scientific (Jobin-Yvon), Renishaw, Kaiser Optical, Bruker Optics, Thermo Fischer Scientific, B Tec
Autres acteurs dans le monde :
Contact :
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 2002 par Philippe COLOMBAN
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Hétérogénéités des matériaux
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1. Contexte
Les dispositifs associant différents matériaux et les matériaux eux-mêmes sont hétérogènes à différentes échelles, volontairement et involontairement, du fait des procédés d'élaboration et des vieillissements. Les techniques d'imagerie, comme les microscopies optiques et électroniques, à balayage ou en transmission, sont largement utilisées mais elles donnent une vue limitée, du fait de leur résolution intrinsèque, de la façon dont elles sondent la matière ou des contraintes de préparation pour l'examen. Ainsi, les microscopies électroniques voient principalement les éléments métalliques, les cations et plus difficilement les anions, plus légers. La résolution des microscopies optiques reste micronique ; celle de la microscopie infrarouge est supérieure à la dizaine de microns et nécessite des préparations complexes. La diffusion Raman sondant la matière via la modulation de la liaison chimique vibrante, cette spectroscopie est directement sensible à la nature de la liaison chimique et aux anions engagés dans celle-ci. C'est une sonde subnanométrique qui renseigne sur l'organisation locale, même très imparfaite, amorphe ou désordonnée. La technique étant une diffusion, l'analyse est sans contact, souvent sans aucune préparation ; cependant, pour une image, une surface plane est nécessaire dans la zone à analyser. Les avantages (non-invasivité, sélectivité, sensibilité aux contraintes/déformations, résolution, facilité de couplage avec d'autres techniques, mobilité/mesures hors du laboratoire…) et les difficultés (sensibilité, sélectivité, temps d'enregistrement, gros fichiers à manipuler…) sont discutés au travers d'exemples concernant les dispositifs microélectroniques, les céramiques, les polymères et les composites, à hautes propriétés mécaniques, diélectriques ou piézoélectriques, etc. La microspectrométrie Raman peut imager in situ la matière à ses différentes échelles, ses phases, son état d'ordre, l'état des contraintes mécaniques de matériaux ou de dispositifs hétérogènes. Les paramètres extraits des signatures spectrales permettent de prédire certaines propriétés et leur distribution topologique. L'optimisation, le dimensionnement et la compréhension du vieillissement de ces systèmes hétérogènes sont ainsi facilités. Une attention particulière est portée...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - LONG (D.A.) - Raman spectroscopy. - McGraw-Hill, New York (1977). TURRELL (G.), CORSET (J.). – Raman Microscopy – Developments and Applications. AcademicPress, Londres (1996).
-
(2) - GOUADEC (G.), COLOMBAN (Ph.) - Raman study of nanomaterials : how spectra related to disorder, particle size and mechanical properties. - Progress in Crystal Growth & Characterization Materials, 53, p. 1-56 (2007).
-
(3) - COLOMBAN (Ph.) - Analyse non destructive des objets d'art par méthodes spectroscopiques portables. - [RE 217] (2012).
-
(4) - COLOMBAN (Ph.) - SiC, from amorphous to nanosized materials, the exemple of SiC fibres issued of polymer precursors. - In Silicon Carbide, MUKHERJEE (M.) Éd., Ch. 7, INTECH, p. 161-186, 978-953-307-968-4 (2011) http://www.intechopen.com.
-
(5) - GOUADEC (G.), BELLOT-GURLET (L.), BARON (D.), COLOMBAN (Ph.) - Raman mapping for the investigation of nanophased materials. - Ch. 4. In Raman Imaging , Techniques & Applications, Springer Series in Optical Sciences, Raman Imaging, A. ZOUBIR Éd., DOI :10.1007/978-3-642-28252-2_3, vol. 168,...
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