Hautes pressions

Diagrammes de phase

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Figure 1: Diagramme de phase provisoire du titane montrant les phases solides observées sous haute pression. Les cellules unitaires de la structure cristalline du β-Ti, du ω-Ti, du γ-Ti et du δ-Ti sont représentées. D'après Dewaele et al. Phys. Rev. B 91, 134108, 2015

Diagrammes de phase

Une “phase” est définie par une propriété physique spécifique : état (solide, liquide, gaz ou plasma), structure cristallographique, ordre magnétique, réponse électronique (isolant, métal ou supraconducteur)… Un “diagramme de phase” montre les phases thermodynamiquement les plus stables adoptées par un matériau en fonction des conditions externes - souvent, la pression et la température - ou de la composition de l’alliage. Nous mesurons et prédisons les diagrammes de phase dans des conditions extrêmes. Sur le plan expérimental, nos outils préférés sont les cellules à enclumes de diamant chauffées au laser, le rayonnement synchrotron et le traitement par chocs laser - nous sommes donc des utilisateurs actifs de plusieurs grands instruments. Sur le plan théorique, nous effectuons des simulations de dynamique moléculaire en utilisant la théorie de la fonctionnelle de la densité ou des potentiels numériques - nous développons plusieurs codes de calcul et tirons parti de notre large accès aux superordinateurs situés à proximité.

Détermination de la courbe de fusion de l’azote à partir de cinq expériences. (a) Schémas de diffraction des rayons X recueillis à plusieurs températures autour de la fusion à 106 GPa. (b) Images 2D de diffraction des rayons X soustraites du bruit de fond, recueillies à plusieurs températures autour de la fusion à 115 GPa, et motifs intégrés correspondants. (c) Conditions de pression et de température auxquelles les diagrammes de diffraction des rayons X ont été recueillis. D’après Weck et al, Phys. Rev. Lett. 119, 235701, 2017

Figure 2:

Détermination de la courbe de fusion de l’azote à partir de cinq expériences. (a) Schémas de diffraction des rayons X recueillis à plusieurs températures autour de la fusion à 106 GPa. (b) Images 2D de diffraction des rayons X soustraites du bruit de fond, recueillies à plusieurs températures autour de la fusion à 115 GPa, et motifs intégrés correspondants. (c) Conditions de pression et de température auxquelles les diagrammes de diffraction des rayons X ont été recueillis. D’après Weck et al, Phys. Rev. Lett. 119, 235701, 2017

Publications

  1. P. Loubeyre, F. Occelli, Paul Dumas, Synchrotron infrared spectroscopic evidence of the probable transition to metal hydrogen, Nature 577, 631–635 (2020) DOI
  2. V. Riffet, B. Amadon, N. Bruzy, and C. Denoual, Role of dislocations in the bcc-hcp transition under high pressure: A first-principles approach in beryllium, Phys. Rev. Materials 4, 063609 (2020) DOI
  3. J. Bouchet, F. Bottin, V. Recoules, F. Remus, G. Morard, R.M. Bolis, A. Benuzzi-Mounaix, Ab initio calculations of the B1-B2 phase transition in MgO, Phys. Rev. B 99, 094113 (2019) DOI
  4. G. Weck, F. Datchi, G. Garbarino, S. Ninet, J.-A. Queyroux, T. Plisson, M. Mezouar, and P. Loubeyre, Melting Curve and Liquid Structure of Nitrogen Probed by X-ray Diffraction to 120 Gpa, Phys. Rev. Lett. 119, 235701 (2017) DOI
  5. A. Dewaele, V. Stutzmann, J. Bouchet, F. Bottin, F. Occelli, M. Mezouar, High pressure-temperature phase diagram and equation of state of titanium, Phys. Rev. B 91, 134108 (2015) DOI
  6. C.M. Pépin, A. Dewaele, G. Geneste, P. Loubeyre, and M. Mezouar, New Iron Hydrides under High Pressure, Phys. Rev. Lett. 113, 265504 (2014) DOI

Chercheurs impliqués

B. Amadon, R. Béjaud, F. Bottin, N. Bruzy, C. Denoual, A. Dewaele, A. Forestier, F. Gendron, G. Geneste, P. Loubeyre, J.-B. Maillet, P. Lafourcade, F. Occelli, C. Pépin, N. Pineau, V. Recoules, B. Siberchicot, A. Sollier, L. Soulard, L. Toraille M. Torrent, L. Videau, G. Weck