Techniques de caractérisation des matériaux minéraux 2

ECTS

6.0

Nombre d'heures

50.0

Niveau d'étude

Bac +4

Période de l'année

Semestre 8

Présentation

Au travers d’exemples nous verrons comment utiliser un panel de techniques de caractérisation du solide (spectroscopies, diffraction) pour mieux analyser, comprendre et modéliser les structures minérales. L’UE se basera en majorité sur l’étude des structures et de la cristallochimie des argiles et plus généralement des matériaux lamellaires. La grande diversité chimique et structurale de ces minéraux en font des sujets d’étude complexes de choix. Ils nous permettront d’appréhender les capacités et limites d’analyse d’une instrumentation sur un matériau naturel.

La seconde partie de ce module vise à permettre une interprétation approfondie des signaux spectroscopiques et diffractométriques (informations quantitatives).

 

Objectifs

Ce module s’adresse à tout(e) étudiant(e) visant un cursus qui l’amènera, dans sa profession, à travailler dans les domaines de l’instrumentation scientifique et/ou de l’analyse de matériau naturel/synthétique.

Conditions d'admission

Structure cristalline et cristallochimie (part 1)

Bases de minéralogie (niveau licence)

Bases en mathématiques, chimie et physique (cursus scientifique général)

 

Compétences visées

Suite à ce module, l’étudiant(e) aura acquis une 1) solide connaissance des structures cristallines des matériaux/minéraux lamellaires et de leur cristallochimie. L’Étudiant aura eu une vision complète de l’analyse d’un minéral par les techniques de caractérisation du solide (diffraction, spectroscopies). Ainsi, 2) il/elle maitrise la totalité de la chaine d’analyse, depuis la préparation des échantillons et l’acquisition des données jusqu’à leur analyse finale en passant par la compréhension des interactions rayonnement/matière. Ce module a ainsi pour objectif final de 3) former des utilisateurs critiques et éclairés à même de traiter un signal (DRX, FTIR…) et 4) d’en tirer les informations cristallochimiques pertinentes tout en étant conscient des limitations de leurs analyses.

Syllabus

  • Diffraction

Après avoir été initié(e)s aux bases de la diffraction, au cours de la première partie du module, les étudiant(e)s se formeront aux possibilités avancées de la diffraction des rayons X. Cette partie du module abordera ainsi le détail physique et analytique de la diffraction au travers d’approches de modélisation. De cette manière, une information structurale ainsi que quantitative peut-être extraite des matériaux minéraux.

            Application de la diffraction des rayons X à l’identification des minéraux argileux (phyllosilicates)
            Spécificités des matériaux lamellaires et des minéraux argileux vis-à-vis de la diffraction des rayons X (substitutions isomorphiques, ordre-désordre, défauts structuraux, fautes d’empilement, interstratification)
            Analyse minéralogique quantitative d’échantillons naturels contenant des phases désordonnées (modélisation Rietveld)
            Prise en compte des défauts structuraux lors de la caractérisation structurale de matériaux lamellaires (modélisation des diffractogrammes expérimentaux)

 

  • Techniques spectroscopiques et informations minérales supplémentaires

Afin d’obtenir un panel de techniques spectroscopiques d’analyse du solide, le module est abordé également les bases de techniques complémentaires :

-Introduction à la spectroscopie d’absorption de rayons X qui permet d’obtenir des informations sur l’ordre local autour d’un élément cible (généralement un métal de transition)

-Introduction à la  Résonance magnétique nucléaire qui va permettre d’obtenir des informations sur l’ordre autour d’atomes spécifiques (H, Na, Al pour la RMN du solide) et complémentaires. D’autre part, la possibilité de sonder H, permet également de s’intéresser aux interactions entre minéral et matière organique. L’enseignement sur la RMN sera étoffé par une partie interaction matière minéral/ Infra-rouge, offrant ainsi une vision complète et cohérente sur les études de la MO.

-Introduction à la Résonance Paramagnétique Electronique

Méthode d'enseignement En présence

Type d'enseignement

  • formation initiale

Composante

Etudiants internationaux

Ouvert aux étudiants en échange

Lieu(x)

  • Poitiers-Campus
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