Vibrations of oxyde glasses observed by hyper-Raman scattering
Vibrations des verres d'oxydes observées par diffusion hyper-Raman
Résumé
A high luminosity spectrometer has been built in order to study the vibrations in oxide glasses. We compare the results obtained with this setup to those obtained with classical vibrational spectroscopies (inelastic neutron scattering, infrared absorption, Raman scattering). Selection rule analysis revealed the vibrational motions in two archetypal glasses: vitreous boron silica and vitreous boron oxide. It was necessary to base our study on xNa2O(1-x)SiO2 and xLi2O(1-x)B2O3 data and on different samples of permanent densified silica glasses. We have shown that boson peak modes in oxide glasses involve librational motions of structural rigid units composing the glass: SiO4 tetraedra in silica and boroxol ring B3O3 in v-B2O3. In both glasses we also observe that the dominant Raman and hyper-Raman lines are associated with ring vibrations.
Un spectrographe hyper-Raman très lumineux a été développé pour étudier les vibrations des matériaux. Les résultats obtenus sur ce dispositif sont comparés aux spectroscopies vibrationnelles classiques (Diffusion inélastique des neutrons, absorption infrarouge, diffusion Raman). L'analyse des règles de sélection a permis de préciser la nature des modes de vibrations dans les verres d'oxydes v-SiO2 et v-B2O3. Il a été nécessaire de s'appuyer sur les données obtenus dans des verres binaires xNa2O(1-x)SiO2 et xLi2O(1-x)B2O3, ainsi que dans une série de verres de silices densifiées de manière permanente. Nous montrons en particulier que les modes du pic boson des verres d'oxydes sont essentiellement associés à des mouvements de libration des unités structurales élémentaires qui composent le verre: tétraèdres SiO4 pour la silice et essentiellement les anneaux boroxols B3O3 dans v-B2O3. Nous observons aussi que pour ces deux verres les spectres Raman et hyper-Raman sont dominés par des modes de vibrations associés à des mouvements d'anneaux.