Le débat autour de la structure du sélénium amorphe fait rage


Des chercheurs chinois ont rapporté de nouvelles preuves qui, selon eux, résolvent enfin un débat de longue date sur la structure du sélénium amorphe. Leur analyse structurelle suggère que les échantillons déposés en phase vapeur forment des anneaux à huit chaînons plutôt que des chaînes d'atomes, mais d'autres chercheurs ne sont pas convaincus par ces derniers résultats.

Le sélénium, appartenant à la famille des chalcogènes, a été découvert il y a plus de 200 ans. Ses allotropes cristallins sont bien caractérisés mais la forme amorphe est plus controversée, avec des preuves de structures en anneaux et en chaînes dans différentes conditions. Le soufre et le tellure, qui se situent au-dessus et en dessous du sélénium dans le tableau périodique, adoptent le monomère S8 anneaux et Te polymèren chaînes respectivement. Mais faire la distinction entre ces structures est difficile pour le sélénium à l’aide de techniques traditionnelles.

L'équipe chinoise, dirigée par le chimiste inorganique Ding-Jiang Xue du Laboratoire national des sciences moléculaires de Pékin, note que les paramètres structurels des chaînes et des anneaux de sélénium – comme la longueur et les angles de liaison – sont si similaires qu'il est difficile de les distinguer. . Les chercheurs écrivent que la structure du sélénium amorphe dépend également des méthodes utilisées pour le préparer, par exemple la trempe à l'état fondu ou le dépôt en phase vapeur. Des travaux antérieurs menés par les chercheurs américains Sabyasachi Sen et Kirill Kovnir ont identifié que les chaînes prédominaient dans les échantillons de sélénium trempés à l'état fondu, mais la structure du sélénium déposé en phase vapeur – un composant crucial des détecteurs à rayons X – restait ambiguë.

L'équipe de Xue a utilisé une combinaison de techniques analytiques pour sonder la structure moléculaire des échantillons déposés en phase vapeur. Les chercheurs ont ensuite comparé ces résultats avec les pics spectroscopiques caractéristiques des allotropes cristallins du sélénium – le sélénium monoclinique avec du Se ordonné.8 anneaux et sélénium trigonal avec Se polymère ordonnén chaînes – et ont constaté que les spectres déposés en phase vapeur étaient presque identiques à ceux des échantillons monocliniques.

Avec des preuves pointant vers la structure en anneau, l’équipe a cherché à déterminer l’origine de la confusion antérieure, en utilisant la théorie fonctionnelle de la densité pour étudier la formation de structures en anneau ou en chaîne. Ces calculs ont révélé que les anneaux ont une énergie de formation plus faible mais passent facilement à la structure de chaîne plus stable en présence de chaleur ou de lumière. Les chercheurs notent que cela signifie que certaines techniques de caractérisation telles que la spectroscopie Raman pourraient « déclencher par inadvertance la transition anneau-chaîne pendant le processus de mesure ».

Pour tester cette hypothèse, l’équipe chinoise a sondé des échantillons déposés en phase vapeur dans diverses conditions Raman, notamment à des densités de puissance et des températures réduites. La chaîne caractéristique culmine à 251cm-1 dominé dans la plupart des expériences mais, à mesure que l'équipe a abaissé la densité de puissance et la température, ce signal a été remplacé par un signal de 254 cm.-1 pic, indicatif d’une structure en anneau.

Cependant, alors que Xue et ses collègues estiment qu'il s'agit d'une preuve concluante de la forme en anneau, la transition facile vers la structure en chaîne étant à l'origine de la controverse, Sen est moins convaincu.

« Les expériences sont soigneusement menées ; les résultats sont solides mais, à mon avis, ils ne sont pas concluants», dit-il. « Je dirais que le changement qu'ils observent à -40°C est dû à la contraction thermique des liaisons du matériau. »

« En outre, en distinguant 251 cm-1 et 254 cm-1 pour des bandes aussi larges au niveau du signal à faible puissance ou à basse température, ce n'est pas facile et je m'inquiète de la répétabilité de ces mesures», ajoute-t-il.

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

*