Phonons et Phasons dans les quasicristaux de symetrie icosaedrique et dans leurs approximants 1/1 periodiques - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

Phonons and phasons in icosahedral quasicrystals and their periodic 1/1 approximants

Phonons et Phasons dans les quasicristaux de symetrie icosaedrique et dans leurs approximants 1/1 periodiques

Résumé

The static and dynamical responses associated with phonons and phasons are compared
in icosahedral quasicrystals and their cubic 1/1 approximants. Quasicristals and approximants share
a same local order within large atomic clusters of icosahedral shape (diameter ~ 1.6 nm). However,
the long range order is quasiperiodic in the quasicrystal whereas it is periodic in the approximant.
Quasiperiodicity yields new hydrodynamic modes called phasons. Phonons exist in the quasicrystal
and in the approximant.
We measured the distribution of the diffuse intensity near Bragg peaks in the Zn-Sc
approximant phase and in the i-Zn-X-Sc quasicristalline phases with X = Mg, Ag, Co. In the Zn-Sc
approximant, the thermal diffuse scattering due to phonons is observed. In the Zn-X-Sc phases,
there is an additional diffuse intensity signal which one is due to phasons. The extracted phason
elastic contants are shown to vary with the chemical nature of the element X.
We studied the dynamics of long-wavelength phasons using coherent X-rays in the i-Al-Pd-
Mn phase. Phasons are activated above 600°C. The dynamics is diffusive. At 650°C, for phasons
having a wavelength of 90 nm, the typical relaxation time is of the order of 100 s.
We investigated the phonon dynamics in the i-Zn-Mg-Sc and 1/1 Zn-Sc phases, and in the
i-Cd-Yb and 1/1 Cd-Yb phases using neutron and X-ray inelastic scattering. The dynamical
structure factor S(Q, E) are similar in the quasicrystal and its approximant which shows the
importance of the local order on the dynamical response of vibrational modes in those structures.
Some differences are nevertheless observed.
Les réponses statiques et dynamiques associées aux phonons et aux phasons sont
comparées dans des quasicristaux de symétrie icosaédrique et dans leurs approximants 1/1
cubiques. Quasicristaux et approximants partagent un même ordre local caractérisé par des amas
atomiques icosaédriques de grande taille (diamètre ~ 1.6 nm). L'ordre à longue portée est
quasipériodique dans le quasicristal alors que périodique dans l'approximant. Les phasons sont de
nouveaux modes hydrodynamiques induits par la quasipériodicité. Les phonons existent dans le
quasicristal et dans l'approximant.
Nous avons mesuré la distribution de l'intensité diffuse autour des pics de Bragg dans la
phase approximante Zn-Sc et dans les phases quasicristallines i-Zn-X-Sc (X = Mg, Ag, Co). Dans
la phase Zn-Sc, la diffusion diffuse thermique due aux phonons est seule observée. Dans les phases
i-Zn-X-Sc, il y a un signal diffus supplémentaire dû aux phasons. Les constantes élastiques de
phason déterminées varient avec la nature de l'élément X.
La dynamique des phasons est étudiée en diffusion cohérente des rayons X dans la phase i-
Al-Pd-Mn. Les phasons sont activés au-dessus de 600°C. La dynamique est diffusive avec, à
650°C, des temps de relaxation de 100 s une longueur d'onde des modes de 90 nm.
La dynamique des phonons est mesurée dans les phases i-Zn-Mg-Sc et 1/1-Zn-Sc puis dans
les phases i-Cd-Yb et 1/1-Cd-Yb en diffusions inélastiques des neutrons et des rayons X. Les
facteurs de structure dynamiques sont similaires dans le quasicristal et son approximant ce qui
révèle l'importance de l'ordre local sur la réponse dynamique des modes de vibration dans ces
structures. Des différences sont néanmoins observées.
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Dates et versions

tel-00142770 , version 1 (21-04-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00142770 , version 1

Citer

Sonia Francoual. Phonons et Phasons dans les quasicristaux de symetrie icosaedrique et dans leurs approximants 1/1 periodiques. Physique [physics]. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00142770⟩

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