Heavy alkali-metal intercalated fullerenes under high pressure and high temperature conditions: Rb6C60 and Cs6C60
Fullerènes intercalées avec des métaux alcalins lourds sous haute pression et haute température : Rb6C60 et Cs6C60
Résumé
In this thesis, we explore the phase diagram of the heavy alkali metal intercalated fullerenes, Rb6C60 and Cs6C60, under high pressure (<50 GPa) and high temperature conditions (from ambient to 1500 K).
The work includes a series of X-ray absorption spectroscopy, X-ray diffraction and Raman spectroscopy measurements as well as ab initio DFT calculations under pressure.
By coupling both experiments and calculations, we observed that the presence of strong ionic interactions between each molecule and the alkali metal ions, prevents fullerene polymerization under pressure. In the case of Cs6C60, this allows to extend the pressure stability of the C60 molecules more than twice with respect to pristine solid C60. In the case of Rb6C60 a phase transition, is observed at 35 GPa.
A pressure induced enhanced deformation of the fullerene molecule in the studied systems has been evidenced. The compressibility of the both crystals has been measured and calculated.
The work includes a series of X-ray absorption spectroscopy, X-ray diffraction and Raman spectroscopy measurements as well as ab initio DFT calculations under pressure.
By coupling both experiments and calculations, we observed that the presence of strong ionic interactions between each molecule and the alkali metal ions, prevents fullerene polymerization under pressure. In the case of Cs6C60, this allows to extend the pressure stability of the C60 molecules more than twice with respect to pristine solid C60. In the case of Rb6C60 a phase transition, is observed at 35 GPa.
A pressure induced enhanced deformation of the fullerene molecule in the studied systems has been evidenced. The compressibility of the both crystals has been measured and calculated.
Dans cette thèse nous explorons le diagramme de phase des fullerènes intercalées avec des métaux alcalins lourds, Rb6C60 et Cs6C60, à très haute pression (<50 GPa) et à très haute température (de l'ambiante à 1500 K).
Ce travail inclue des expériences d'absorption de rayons X, de diffraction de rayons X, de spectroscopie Raman, ainsi que des calculs DFT ab initio à haute pression.
Le couplage entre expériences et calculs permet d'observer que la présence de la forte interaction ionique entre chaque molécule et les ions alcalins, empêche la polymérisation des fullerènes sous pression. Dans le cas de Cs6C60, ceci a permis d'étendre le domaine de stabilité en pression des molécules de C60 d'au moins un facteur deux par rapport aux cristaux de C60 non-intercalés. Dans le cas de Rb6C60 une transition réversible est observée à 35 GPa.
Nous avons mis en évidence la déformation progressive de la molécule de fullerène sous pression dans les systèmes étudiés. La compressibilité des deux cristaux a été mesurée et calculée.
Ce travail inclue des expériences d'absorption de rayons X, de diffraction de rayons X, de spectroscopie Raman, ainsi que des calculs DFT ab initio à haute pression.
Le couplage entre expériences et calculs permet d'observer que la présence de la forte interaction ionique entre chaque molécule et les ions alcalins, empêche la polymérisation des fullerènes sous pression. Dans le cas de Cs6C60, ceci a permis d'étendre le domaine de stabilité en pression des molécules de C60 d'au moins un facteur deux par rapport aux cristaux de C60 non-intercalés. Dans le cas de Rb6C60 une transition réversible est observée à 35 GPa.
Nous avons mis en évidence la déformation progressive de la molécule de fullerène sous pression dans les systèmes étudiés. La compressibilité des deux cristaux a été mesurée et calculée.
Domaines
Physique [physics]
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