Détermination des paramètres d'ordre et de désordre dans quelques solides à structure lamellaire (silicates, carbones)

Résumé En Fr

This paper aims to the description of the diffraction phenomenon produced by lamellar systems containing different kinds of structural defects. The order-disorder parameters are obtained by comparing the experimental intensity profiles with calculated ones. Calculations are performed in the case of powder diffraction and take into account i) the mutual orientation of particles in the powder, ii) the shape of the crystallites and iii) the absolute value of the intensities. The last part of the paper concerns the use of the lattice imaging in electron microscopy in order to determine the structural stacking faults in layer minerals.

Un minéral à structure lamellaire présente une cohésion cristalline très forte dans deux dimensions et faible dans la troisième, correspondant à un empilement de feuillets. Pour décrire le phénomène de diffraction produit par un tel système, il est commode de considérer séparément les ondes diffusées par chaque feuillet, l'empilement des feuillets se traduisant par l'interférence de ces ondes diffusées. Pour un empilement de M feuillets parallèles, l'intensité diffractée en un point caractérisé par le vecteur de diffusions s⃗ (|s⃗| = 2 sin θ / λ) s'écrit alors : i(s⃗) ∝ ∑[pour n=0 jusqu'à n=M-1] (M-n)> où rn⃗ repère la position d'un feuillet par rapport à son n-ième voisin, F et Fn sont les facteurs de structure d'un feuillet et de son n-ième voisin, D est la transformée de Fourier de la forme du domaine cohérent de diffraction, < > indique qu'on prend la valeur moyenne du produit. La plupart des minéraux lamellaires riches en défauts structuraux étant microcristallisés, on est amené à exploiter les données de diagrammes de poudre. En utilisant le formalisme décrit précédemment et en tenant compte d'éventuelles orientations mutuelles partielles des particules dans la poudre, il est possible de déterminer les principales caractéristiques de défauts dans les minéraux lamellaires. La méthode consiste à calculer des profils de réflexions à partir de modèles d'empilement puis à ajuster ces profils aux profils expérimentaux. Des exemples pris parmi les silicates lamellaires et les carbones montrent qu'on peut ainsi étudier principalement : — les fautes d'empilement des feuillets (rotation, translation), — les fautes au sein des feuillets (défauts ponctuels, distorsions, etc...), — la présence et la succession de feuillets de natures différentes (minéraux dits «interstratifiés »). Enfin, une dernière partie montre comment la méthode du «lattice imaging » en microscopie électronique par transmission, à haute résolution, permet d'aborder directement les problèmes d'ordre-désordre dans les minéraux lamellaires. Mots-clés : ordre-désordre, minéraux lamellaires, enregistrement à l'échelle absolue, analyse indirecte des diagrammes, image de réseau.