Hautes pressions

Nouveaux matériaux

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Figure 1: Synthèse et détermination de la structure du FeH5. La diffraction des rayons X a permis de mesurer la position des atomes de Fe dans la structure ; les positions des atomes d'hydrogène, trop légers pour être vus avec la diffraction des rayons X, ont été prédites à l'aide de calculs ab initio. D'après C.M. Pépin et al, Synthesis of FeH5 : A layered structure with atomic hydrogen slabs, Science 357, 6349 (2017)

Nouveaux matériaux

Depuis la synthèse du diamant dans les années 1950, la pression est un outil permettant d’obtenir de nouveaux matériaux aux propriétés exceptionnelles : ultra-durs, supraconducteurs, à haute densité d’énergie pouvant être libérée lors de la décomposition, avec une stabilité accrue… Ce phénomène peut être modélisé à différentes échelles, de l’électronique à la microstructure. Il est également d’un intérêt fondamental de révéler les nouvelles liaisons qui apparaissent à haute compression : les isolants deviennent des métaux, les gaz rares deviennent réactifs, etc. L’ingénierie des matériaux à haute pression associe les prédictions théoriques et la synthèse expérimentale, que nous réalisons au sein du laboratoire et en collaboration avec de grandes installations et des groupes à l’expertise complémentaire.

Structure de l’azote solide polymérique en couches hexagonales montrant l’isosurface pour la densité électronique de 1,01 el/Å3. D’après Laniel et al, Hexagonal Layered Polymeric Nitrogen Phase Synthesized near 250 GPa, Phys. Rev. Lett 122, 066001 (2019)

Figure 2:

Structure de l’azote solide polymérique en couches hexagonales montrant l’isosurface pour la densité électronique de 1,01 el/Å3. D’après Laniel et al, Hexagonal Layered Polymeric Nitrogen Phase Synthesized near 250 GPa, Phys. Rev. Lett 122, 066001 (2019)

Publications

  1. C.M. Pépin, G. Geneste, A. Dewaele, M. Mezouar, P. Loubeyre, Synthesis of FeH5: A layered structure with atomic hydrogen slabs, Science 357, 6349 (2017) DOI
  2. D. Laniel, G. Weck, G. Gaiffe, G. Garbarino, and P. Loubeyre, High-Pressure Synthesized Lithium Pentazolate Compound Metastable under Ambient Conditions, J. Phys. Chem. Lett. 2018, 9, 7, 1600–1604 (2018) DOI
  3. D. Laniel, G. Geneste, G. Weck, M. Mezouar, P. Loubeyre, Hexagonal Layered Polymeric Nitrogen Phase Synthesized near 250 GPa, Phys. Rev. Lett 122, 066001 (2019) DOI
  4. A. Dewaele, N. Worth, CJ. Pickard, RJ. Needs, S. Pascarelli, O. Mathon, M. Mezouar and T. Irifune, Synthesis and stability of xenon oxides Xe2O5 and Xe3O2 under pressure, Nat. Chem. 8, 784 (2016) DOI
  5. D. Chaney et al., Tuneable correlated disorder in alloys, Phys. Rev. Mat. 5, 035005 (2021) DOI
  6. P. Lafourcade, C. Denoual, JB Maillet, Mesoscopic constitutive law with nonlinear elasticity and phase transformation for the twinning-buckling of TATB under dynamic loading, Phys. Rev. Mat. 3, 053610 (2019) DOI

Chercheurs impliqués

F. Bottin, C. Denoual, A. Dewaele, A. Forestier, G. Geneste, P. Lafourcade, P. Loubeyre, JB. Maillet, F. Occelli, C. Pépin, L. Toraille, M. Torrent, G. Weck