Soutenance de thèse de Amandine RIDOUARD

Les matériaux inorganiques transparents, comme les verres, vitrocéramiques et certaines céramiques polycristallines sont utilisés pour de nombreuses applications technologiques clés telles comme l’optique, l’éclairage, l'électronique, l'aérospatiale ou bien la construction civile. Dans ce travail, nous décrivons la synthèse et la caractérisation de nouveau matériaux transparents ayant des applications prometteuses dans le domaine de l’optique. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressé à de nouveaux verres du système 60SiO2-8Ga2O3-8Nb2O5-xNa2O (2.5≤x≤15) qui présentent une séparation de phase de type nucléation croissance à l’échelle nanométrique et dont la cristallisation conduit à des vitrocéramiques transparentes contenant des nano-cristaux de GaNbO4. L’utilisation de méthodes de RMN du solide multinucléaire couplées à la Microscopie Electronique en Transmission (MET) et la Diffraction des Rayons X (DRX) nous a permis de caractériser le mécanisme de séparation de phase, la structure de ces verres à différentes échelles, ainsi que la cristallisation d’une composition ciblée de niobiate de gallium dans ce système désordonné complexe. Dans un second temps, nous décrivons la synthèse et la caractérisation d'une nouvelle céramique polycristalline transparente SrGa2Si2O8 obtenue par cristallisation complète et congruente du verre parent. La caractérisation structurale des différents polymorphes de ce système et du verre parent a été menée avec une approche multi-échelle combinant expériences avancées en RMN du solide, DRX, MET haute résolution et calculs DFT. Nous avons notamment pu montrer que cette nouvelle phase métastable transparente adopte un ordre topologique et positionnel à grande distance, alors qu’elle conserve un désordre chimique, liée à l’occupation statistique de sites tétraédriques par Ga ou Si, très similaire à celui observé pour le verre parent. Nous avons pu également proposer une description complète de sa structure en lien avec sa propriété de transparence macroscopique. Le dopage par des ions de terre rare de cette phase métastable permet d’obtenir des matériaux avec des propriétés de luminescence similaires à celle des verres parents et différentes de celle de la phase stable de même composition.