Etude par dynamique moléculaire de la structure et des propriétés spectroscopiques de verres silicatés dopés par des ions terres rares
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Abstract EN:
In the work presented here, we studied the structure and spectroscopic properties of glasses doped with rare earth ions by molecular dynamics. In order to study the links between local structure of the doping ions and spectroscopic properties, we applied a hydrostatic pressure on a na 2o-2sio 2:eu 3 + glass. The pressure acts mainly on the softer structures of the glass, inter-tetrahedral angles and the sodium environment. An increase in eu-o coordination is also observed, from 7. 17 at room pressure to 8. 00 at 20 gpa. As the structural changes observed by simulation remain small, the changes in the spectroscopic properties of europium partially reproduce the changes observed experimentally. We also analysed the sio 2-geo 2:eu 3 + glass which is made up of sio 4 and geo 4 units homogeneously distributed in the matrix. The study of the local environment of europium shows that it is preferentially located in the vicinity of germanium. The average eu-o coordination of 6. 35 reflects the presence of two types of majority sites with 6 and 7 first oxygen neighbours. The agreement between the experimental and simulated luminescence spectra validates both the environments determined by molecular dynamics and the method of calculation of the simulated spectrum. Finally, the study of sio 2-tio 2 glass doped with erbium showed that titanium is present as tio 4 tetrahedra distributed homogeneously in the silica matrix. The presence of titanium with five oxygen neighbours is consistent with a sio 2 / tio 2 phase separation that could be observed at higher titanium concentration.
Abstract FR:
Dans le travail présenté ici, nous avons étudié par dynamique moléculaire la structure et les propriétés spectroscopiques de verres dopes par des ions terre rare. Afin d'étudier les liens entre structure locale des ions dopants et propriétés spectroscopiques, nous avons applique une pression hydrostatique sur un verre na 2o-2sio 2:eu 3 +. La pression agit principalement sur les structures les plus souples du verre, angles inter tétraédriques et environnement du sodium. On observe également une augmentation de la coordination eu-o qui passe de 7,17 à pression ambiante a 8,00 a 20 gpa. Les changements de structure observés par simulation restant faibles, les modifications des propriétés spectroscopiques de l'europium permettent partiellement de reproduire les changements observes expérimentalement. Nous avons également analyse le verre sio 2-geo 2:eu 3 + qui est constitué d'unités sio 4 et geo 4 reparties de façon homogène dans la matrice. L'étude de l'environnement local de l'europium montre que celui-ci se place préférentiellement au voisinage du germanium. La coordination moyenne eu-o de 6,35 traduit la présence de deux types de sites majoritaires avec 6 et 7 premiers voisins oxygène. L'accord entre les spectres de luminescence expérimental et simule valide à la fois les environnements déterminés par dynamique moléculaire et la méthode de calcul du spectre simule. Enfin, l'étude du verre sio 2-tio 2 dope avec de l'erbium a montré que le titane est présent sous forme de tétraèdres tio 4 distribues de façon homogène dans la matrice de silice. La présence de titanes avec cinq voisins oxygène est compatible avec une séparation de phase sio 2 / tio 2 qui pourrait être observée pour une concentration plus élevée en titane.