Inelastic light, neutron, and X-ray scatterings related to the heterogeneous elasticity of glasses

The effects of plasticization of poly(methyl methacrylate) glass on the boson peaks observed by Raman and neutron scattering are compared. In plasticized glass the cohesion heterogeneities are responsible for the neutron boson peak and partially for the Raman one, which is enhanced by the composition heterogeneities. Because the composition heterogeneities have a size similar to that of the cohesion ones and form quasiperiodic clusters, as observed by small angle X-ray scattering, it is inferred that the cohesion heterogeneities in a normal glass form nearly periodic arrangements too. Such structure at the nanometric scale explains the linear dispersion of the vibrational frequency versus the transfer momentum observed by inelastic X-ray scattering.Comment: 9 pages, 2 figures, to be published in J. Non-Cryst. Solids (Proceedings of the 4th IDMRCS

Diffusion dans les liquides

Après une brève introduction qui rappelle les concepts détaillés dans le cours de M. Bée, nous présentons un aperçu de trois de nos travaux sur l'étude de la diffusion. Tout d'abord la dynamique de l'eau, dans son état normal ou surfondu, révèle la complexité apportée par le réseau de liaisons hydrogène. Ensuite l'effet du confinement sur la dynamique de l'eau sera étudié dans le cas de la membrane Nafion. Enfin la diffusion dans les phases nématique et smectique A d'un cristal liquide permet d'obtenir la valeur du potentiel qui maintient les couches dans la phase smectique

Résonance et relaxation des fluors dans des fluorures complexes d'uranium VI pulvérulents

A F19 magnetic resonance absorption and relaxation study in the complex fluorides NaUF 7 and Na2UF8 is presented. The results show the existence of large and anisotropic chemical shift tensors, and a structural model is proposed. Thus in NaUF7, six fluorine atoms would be bonded by covalence to the uranium, and this octahedron would undergo rotations having 0.46 eV activation energy. In Na2UF 8, no definite structural model could be put forward ; however the very symmetrical structure proposed by Malm et al. seems to be ruled out.Nous présentons une étude de l'absorption de résonance magnétique et de la relaxation des fluors des complexes NaUF7 et Na2UF 8 pulvérulents. Les phénomènes sont dominés par la présence de déplacements chimiques anisotropes importants, et leur étude permet de proposer un modèle structural. Ainsi dans NaUF7, l'uranium serait lié par covalence à six fluors formant un octaèdre qui subit un mouvement de rotation dont l'énergie d'activation est de 0,46 eV. Dans Na2UF 8, nous n'avons pu établir de modèle structural précis ; la structure très symétrique proposée par Malm et al. paraît toutefois exclue

Molecular orientational order in the mesophases of TBBA : Results of a consistent analysis of neutron, NQR and NMR data

Incoherent neutron quasi-elastic scattering (NQES), 14N nuclear quadrupole resonance (NQR) and deuterium nuclear magnetic resonance (DMR) data in the smectic VI, smectic H, smectic C, smectic A and nematic phases of terephtal-bis-butyl-aniline (TBBA) are analysed consistently in terms of simple rotational models allowing both orientational order around the long molecular axis and fluctuations of this axis. It is found that : (i) In the SmVI phase, the molecules rotate around their long axis in a two fold periodic potential. The corresponding bipolar order parameter varies from ∼ 1 to ∼ 0.8 near the VI-H transition. (ii) In the SmH phase, the rotation is almost uniform, but a small bipolar ordering still exists, which varies from ∼ 0.15 to ∼ 0.06 near the H-C transition. In addition, the long axes fluctuate about their average positions, the average amplitude of these fluctuations varies from ∼ 0 to ∼ 22° near the H-C transition. (iii) In the SmC phase, the bipolar ordering is very weak (≤ 0.005). As the temperature increases the long axes tend to be perpendicular to the layers. The polar fluctuations of the axis remain practically constant (∼ 22°), but the azimuthal fluctuations increase rapidly and become uniform at the C-A transition. Values of corresponding order parameters are given. (iv) In the SmA and nematic phases, the polar fluctuations increase and are as large as ∼ 42° at the nematic-isotropic transition. The values of the nematic order parameter are given. In addition, in all these phases, except, possibly in the VI phase, the three phenyl rings reorient around their para axis, and in the C, A and nematic phases, the molecules undergo trans-trans isomerization on a time scale of 10-6-10 -7 s. All these results seem to rule out definitely the Meyer-MacMillan [1] and Meyer [2] theories for the tilted phases of TBBA.Des résultats de diffusion incohérente quasi-élastique de neutrons (NQES), de résonance quadrupolaire nucléaire (NQR) de l'azote 14 et de résonance magnétique nucléaire du deutérium (DMR) sur les phases smectique VI, smectique H, smectique C, smectique A et nématique du téréphtal-bis-butyl-aniline (TBBA) sont analysés de façon consistante à l'aide de modèles rotationnels simples qui permettent à la fois un ordre orientationnel autour du grand axe moléculaire et des fluctuations de cet axe. On trouve que : (i) Dans la phase SmVI, les molécules tournent autour de leur grand axe dans un double potentiel périodique. Le paramètre d'ordre bipolaire correspondant varie de ∼ 1 à 0,8 près de la transition VI-H. (ii) Dans la phase H, la rotation est presque uniforme, mais un faible ordre orientationnel bipolaire existe encore, qui varie de ∼ 0,15 à ∼ 0,06 près de la transition H-C. De plus, les grands axes fluctuent autour de leur position d'équilibre. L'amplitude moyenne de ces fluctuations varie de ∼ 0 à ∼ 22° près de la transition H-C. (iii) Dans la phase C, l'ordre orientationnel bipolaire est très faible (≤ 0,005). Quand la température augmente, les grands axes tendent à devenir perpendiculaires aux couches. Les fluctuations polaires restent pratiquement constantes (∼ 22°), mais les fluctuations azimutales augmentent rapidement et deviennent uniformes à la transition C-A. Les valeurs des paramètres d'ordre correspondants sont données De plus, dans toutes les mésophases, sauf peut-être dans la phase VI, les trois cycles phényles se réorientent autour de leur axe para, et dans les phases C, A et nématique, les molécules s'isomérisent rapidement (isomérisation trans-trans) sur une échelle de temps de 10-6 à 10-7 s. Tous ces résultats semblent prouver définitivement que les théories de Meyer-McMillan [1] et de Meyer [2] ne s'appliquent pas aux phases inclinées du TBBA

Molecular conformational changes in the smectic C, smectic A and nematic phases of TBBA

The relative temperature dependence of several DMR splittings in the smectic C, smectic A and nematic phases of TBBA is discussed quantitatively in terms of internal rotations and changes of the most probable molecular conformation. It is shown that in these phases, the conformation is not planar. The mean dihedral angles between some rigid molecular fragments are estimated and compared with theoretical calculations. A discussion in terms of two order parameters is also made in the Appendix.On discute de manière quantitative la dépendance en température de plusieurs rapports de splittings de DMR, dans les phases smectique C, smectique A et nématique de TBBA, à l'aide d'un modèle qui prend explicitement en compte les rotations internes et les changements de la conformation moléculaire la plus probable. On montre que dans toutes les phases, cette conformation n'est pas plane. La valeur de l'angle dièdre moyen entre quelques fragments moléculaires rigides est estimée et comparée à des valeurs théoriques. Dans l'Appendice, on présente une discussion du même problème à l'aide d'un modèle à deux paramètres d'ordre orientationnels

Neutron scattering evidence for fast ionic oxygen diffusion in the high temperature phases of La2O3

Evidence for fast oxygen diffusion in the H and X high temperature phases of La2O3 is presented from neutron diffraction background analysis and neutron quasielastic scattering data. In the X phase at 2160 °C the translational self diffusion coefficient is of the order of 3 x 10 -5 cm2/s and the mean time between jumps on neighbouring tetrahedral sites is around 1.4 x 10-12 s. These are typical values for good superionic conductors.La diffusion rapide de l'oxygène dans les phases de haute température H et X de La2O3 est mise en évidence à partir de l'analyse du bruit de fond de diffraction neutronique et des données de diffusion quasi-élastique des neutrons. Dans la phase X à 2160 °C le coefficient d'autodiffusion translationnelle est de l'ordre de 3 x 10-5 cm2/s et le temps moyen entre sauts sur des sites tétraédriques voisins est d'environ 1,4 × 10 -12 s. Ces valeurs sont de l'ordre de celles présentées par les bons conducteurs de type superionique

The problem of orientational order in tilted smectic phases : a high resolution neutron quasi-elastic scattering study

High resolution neutron quasi-elastic scattering data in the supercooled smectic H, smectic VI and smectic VII phases of terephtal-bis-butyl-aniline — TBBA - are presented. The elastic incoherent structure factor — EISF — and the line shapes are analyzed in terms of models permitting orientational ordering around the long axis. The conclusions are : (i) In the H phase, the molecules rotate uniformly around their long axis, on a time scale of 10 -11 s, implying no orientational order of the dipoles. (ii) In the VI phase, the molecules probably reorient, on the same time scale, by jumps of π around the long axis, again implying no orientational order of the dipoles. (iii) In the VII phase, large amplitude rotational motions on a time scale of 10-11 s do not exist any more. From (i) and (ii), it is concluded that the tilted or non-tilted smectic phases should be characterized by a criterion other than the existence or non-existence of a strong intermolecular dipole-dipole interaction.On présente des résultats de diffusion incohérente quasi élastique de neutrons, à haute résolution, dans les phases smectiques H surfondue, VI et VII du téréphtal-bis-butyl-aniline (TBBA). Le facteur de structure elastique incohérent — EISF — et la forme des raies sont analysés à l'aide de modèles qui incluent la possibilité d'un ordre orientationnel autour du grand axe. Les conclusions sont les suivantes : (i) Dans la phase H, les molécules toument uniformément autour de leur grand axe, sur une échelle de temps de 10-11 s, ce qui n'implique aucun ordre orientationnel des dipôles. (ii) Dans la phase VI, les molécules se réorientent, sur la même échelle de temps, probablement par sauts de π autour du grand axe, ce qui, comme précédemment n'implique aucun ordre orientationnel des dipôles. (iii) Dans la phase VII, il n'y a plus de mouvements rotationnels de grande amplitude sur une échelle de temps de 10-11 s. De (i) et (ii), on conclut que les phases smectiques inclinées ou non inclinées doivent être caractérisées par un critère autre que l'existence ou l'absence d'une forte interaction dipolaire entre les molécules

Neutron scattering study of the reorientational motions for NH3 groups in (NH3(CH2)3NH3)MnCl 4

Incoherent quasi-elastic neutron scattering experiments have been performed on oriented crystals and on polycrystalline samples of (NH3(CH 2)3NH3)MnCl4 and (NH3(CD 2)3NH3)MnCl4 compounds in the 4-300 K temperature range. Backscattering and time of flight spectrometers were used; spectra were obtained using different resolutions (1-170 μeV) and a large range of momentum transfers (0.17-2.57 Å-1). It is concluded that NH 3 groups reorientate below 300 K; the experimental spectra have been satisfactorily fitted with a model of 2 π/3 jumps of the NH3 groups, associated with a correlation time of 1 x 10-11 s at 300 K and an activation energy roughly equal to 27 kJ/mol. Finally a comparison with literature data, mainly from NMR and Raman results, is presented.Des expériences de diffusion incohérente quasi-élastique des neutrons ont été réalisées à partir de cristaux orientés et d'échantillons polycristallins des composés (NH3(CH2)3NH3)MnCl 4 et (NH3(CD2)3NH3)MnCl 4 sur le domaine de température 4-300 K. Des spectromètres à rétro-diffusion et à temps de vol ont été utilisés ; les spectres ont été enregistrés à l'aide de différentes résolutions (entre 1 et 170 μeV) et sur un large domaine de transfert de moment (entre 0,17 et 2,57 Å-1). On conclut que les groupes NH3 effectuent des mouvements de réorientation en dessous de 300 K. Les spectres expérimentaux ont été reproduits, de manière satisfaisante, par un modèle de sauts de 2 π/3 des groupes NH3, avec un temps de corrélation de 10-11 s à 300 K et une énergie d'activation d'environ 27 kJ/mole. Enfin, une comparaison de ces résultats avec ceux de la littérature, provenant essentiellement d'études antérieures par RMN et Raman, est présentée

Self-diffusion coefficients of TBBA : comparison between neutron and NMR results

The average self-diffusion coefficients have been measured by neutron quasi-elastic scattering using the back-scattering technique, in the smectic A, nematic and isotropic phases of TBBA. The results are compared with previous neutron and NMR results. We find that the agreement is good for the smectic A and isotropic phases only. We deduce that the NMR results are probably incorrect for the nematic phase. A simple model for self-diffusion in the smectic A and nematic phases which satisfactorily fits our results is also presented.On a mesuré les coefficients d'auto-diffusion moyens par diffusion quasi-élastique de neutrons en utilisant la technique de rétrodiffusion, dans les phases smectique A, nématique et isotrope de TBBA. Ces résultats sont comparés à des résultats antérieurs obtenus par neutrons et RMN. On trouve que l'accord n'est bon que pour les phases smectique A et isotrope. On en déduit que les résultats RMN pour la phase nématique sont probablement incorrects. On présente également un modèle simple pour l'auto-diffusion dans les phases smectique A et nématique qui est en bon accord avec nos résultats