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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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Lire l’articleINTRODUCTION
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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- Version archivée 1 de juin 2002 par Philippe COLOMBAN
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Principe de la diffusion Raman
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2. Hétérogénéités des matériaux
Un matériau est par essence hétérogène et nombre de ses propriétés en découlent du fait :
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de l'existence de surfaces, externes ou internes (porosité) : la couche d'atomes de surface réagit et s'équilibre avec son environnement, en premier lieu lors de la synthèse, et cette perturbation s'étend sur plusieurs couches atomiques en fonction de la nature des liaisons chimiques, des gradients et des paramètres externes (température, pression partielle) ;
-
de l'existence d'interfaces, comme les joints de grains dans les polycristaux, les macles dans les monocristaux, les parois de nanodomaines dans les solutions solides en particulier des composés ferro/piézoélectriques, etc. Même dans des composés réputés « homogènes », comme les verres et amorphes/polymères, inorganiques ou organiques, de fortes hétérogénéités locales existent mais à une échelle beaucoup plus petite, celle des unités structurales, quelques (dizaines de) nanomètres typiquement.
Le désordre lui-même est très hétérogène ; par exemple, les polymères sont formés de macromolécules plus ou moins linéaires pouvant atteindre des centaines de nanomètres. Les liaisons constitutives sont fortes mais les rotations autour de ces liaisons coûtent peu d'énergie et cela conduit à des désordres d'orientation, des boucles, des repliements et donc à un caractère hautement désordonné, voire amorphe. Néanmoins, l'assemblage de certains segments peu désordonnés peut conduire à la formation de zones où la longueur de cohérence peut atteindre quelques nanomètres, voire beaucoup plus. Cela ne conduit pas nécessairement à des zones cristallisées dans l'espace réel mais dans l'espace dual de la diffraction à des pics (dits « de Bragg ») dépendant de la régularité de certaines distances et des symétries caractéristiques ; la largeur de ces pics est directement fonction de la longueur de cohérence. Cette dernière grandeur, dans certains cas (absence de désordre d'orientation), peut s'assimiler à une taille de cristallite ...
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Hétérogénéités des matériaux
BIBLIOGRAPHIE
-
(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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