Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay

Synthèse, Propriétés & Modélisation des Matériaux - SP2M

Oxydes à propriétés remarquables

Notre groupe est composé d’un professeur (Nita Dragoe) ; deux maitres de conférences, David Bérardan ; Nghi Pham), une assistante ingénieur (Céline BYL).

Nous étudions des composés oxydes pouvant présenter des propriétés physiques intéressantes (supraconductivité, thermoélectricité …). La non-stœchiométrie en oxygène et la nanostructuration de ces composés modifient notablement ces propriétés physiques.

 

Les composés « parfaits » du point de vue de leur stoechiométrie ou de leur pureté sont très rares, voire inexistants, à la température ambiante. Les réactions chimiques entre la matière et l’air environnant, particulièrement l’oxygène, même à l’ambiante, vont conduire à un léger changement de la stœchiométrie. Souvent, ces changements structuraux et chimiques mineurs sont accompagnés d’un changement important des propriétés physiques du composé. L’un de nos sujets de recherche concerne l’étude de la corrélation entre la composition réelle en oxygène des oxydes, dans le but d’obtenir des composés ayant des propriétés améliorées, notamment thermoélectriques.

En étudiant les propriétés physiques d‘oxydes nous avons mis en évidence que

  •  les propriétés de transport électrique changent à haute température du fait d’interactions avec l’atmosphère, ce qui était connu depuis longtemps,

mais surtout que

  • ce changement est très rapide et que la mesure de la propriété physique est influencée par les conditions de mesure, ce dont peu de gens sont conscients.

Ce résultat explique la multitude de résultats différents existant dans la littérature pour un même composé. Notons que, souvent, les conditions de mesure ne sont pas indiquées mais que la plupart des instruments commerciaux sont utilisés sous vide ou  sous atmosphère inerte, alors que les oxydes à haute température ne sont pas forcément stables. C’est dans ce cadre que nous avons été amené à  développer nos instruments.

A titre d'exemple, la figure suivante montre le pouvoir thermoélectrique d'un oxyde en fonction de la température et de la pression partielle d’oxygène. On peut noter la rapidité à laquelle les propriétés varient lors du changement d’atmosphère de mesure.

Une liste détaillée des possibilités techniques de l’ensemble de nos instruments de mesures est donnée sur la page « techniques expérimentales ».
Ce projet à été soutenu par l'Université Paris XI dans le cadre d'un projet BQR (“Bonus Qualité Recherche”) ainsi que par la Division de la Recherche de l'UFR d'Orsay.

Références

N. Dragoe, D. Berardan, C Byl, On the high temperature transport properties of thermoelectric oxides,  Physica status solidi a 2011, 208, 140 [PDF]