– NUCLEVITRO

La transformation de phase entre état amorphe et état cristallisé constitue un domaine dans lesquels des progrès considérables restent à accomplir. La structure des verres est encore très mal connue, du fait du désordre présent, qui rend difficile l'interprétation des données et des simulations. La nature du verre est d'ailleurs mentionnée par le CNRS comme une des 10 énigmes majeures de la physique... Nous nous attacherons à mieux comprendre le rôle structural que jouent les constituants majeurs et les éléments en faible concentration dans les deux étapes successives que sont la nucléation et la cristallisation. Deux directions marquent ce projet : d'une part, la compréhension de la transformation amorphe-cristal, basée sur la détermination de la structure des verres à l'échelle atomique et sa modification en fonction des traitements thermiques ; d'autre part, en raison du grand intérêt des vitro-céramique, le développement de matériaux verres-cristaux nano-composites qui est un challenge technologique important. Le projet sera centré sur le système MgO-SiO2-Al2O3 qui permet d'obtenir une large gamme de vitro-céramiques. Une originalité sera d'associer une étude structurale de la phase vitreuse, par diffraction des rayons X et des neutrons et par des spectroscopies variées (absorption des rayons X, optique) à des études en microscopie électronique en transmission couplée à de la spectroscopie électronique de perte d'énergie. En couplant systématiquement mesures expérimentales et simulations numériques, il sera ainsi possible de déterminer de façon fine les mécanismes structuraux qui régissent la nucléation. Des mesures à haute température seront développées pour déterminer les processus et la cinétique de nucléation. Ces études permettront de suivre aussi bien l'environnement des constituants majeurs du verre que celui des agents nucléants, grâce à la sélectivité chimique des outils expérimentaux. On cherchera à identifier les modifications de l'ordre à courte et moyenne distance et les configurations transitoires favorisant la nucléation et la cristallisation. Enfin, nous préciserons la modification des propriétés optiques des matériaux ainsi formés liée à la présence d'éléments de transition. Cette nouvelle thématique regroupe des forces complémentaires au sein de l'IMPMC, permettant de s'appuyer aussi bien sur le nouveau centre de microscopie électronique de l'Institut que sur les grands instruments, amenant un investissement de notre Institut dans le développement de dispositifs adaptés à des études cinétiques à haute température. En couplant ces mesures originales avec l'utilisation systématique de la simulation numérique, nous espérons comprendre les paramètres qui régissent la formation des vitro-céramiques nano-composites au travers du contrôle de la taille des cristaux.