La transition α-β du quartz ; le point sur quelques problèmes actuels : transition ordre-désordre ou displacive, comportement thermodynamique

Résumé En Fr

Although the α-β phase transition of quartz is one of the most investigated structural transitions, a number of unsolved problems remain. In this paper, we present a review of some recent results : — The possibility that the high temperature β phase is disordered has recently been supported by a neutron diffraction structure determination. — The Landau theories of first order phase transitions gives a good description of the behaviour of the a phase right up to the α-β transition. However the β phase presents much anomalous features which cannot be explained within the framework of this simple theory. The interface between α and β phase is inhomogeneous and gives rise to important light scattering. — A soft mode, corresponding to rotations of SiO4 tetrahedra has been observed. The dynamic behaviour of the other vibration modes is also perturbed by the transition. In the β phase, an overdamped soft mode has been measured by neutron scattering, which indicates anharmonic motion in a potential well which may have several minima. A description in terms of dynamic correlated disorder may well be the best model to take account of apparently divergent experimental observations.

La transition α-β est l'une des transitions structurales qui a été le plus étudiée, cependant elle pose encore de nombreux problèmes non résolus. Nous présentons ici une revue de résultats obtenus ces dernières années : — L'hypothèse que la phase haute température β soit une structure désordonnée a reçu un argument en sa faveur grâce à une nouvelle détermination de la structure par diffraction des neutrons. — La transition α-β peut être décrite, en ce qui concerne la phase α, par la théorie de Landau des transitions du 1er ordre. Cependant, de nombreuses anomalies existent dans la phase β qui sortent du cadre de cette théorie. L'interface qui sépare les phases α et β est inhomogène et produit une diffusion importante de la lumière. — Un mode mou, lié à la rotation des tétraèdres SiO4 a été observé. La dynamique des autres modes de vibration est aussi affectée à l'approche de la transition. Dans la phase β un mode mou suramorti a été détecté par diffusion des neutrons, ce qui indique un mouvement anharmonique, dans un potentiel local qui pourrait comporter plusieurs minima. Il semble qu'une description en terme de désordre dynamique corrélé rende le mieux compte des observations apparemment contradictoires pour la phase β.