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Comportement sous haute pression des polyiodures confinés dans les
nanotubes de carbone: étude par spectroscopie Raman
L. Alvarez(1), J-L. Bantignies (1), R. Leparc (1), R. Aznar (1),
J-L. Sauvajol (1),A. Merlen (2), D. Machon (2), A. San-Miguel (2)
(1) LCVN, Université Montpellier 2, UMR 5587, 34095 Montpellier
(2) LPMCN, Université Lyon 1, F-69622 Villeurbanne, France
Plan
Introduction
Contexte et objectifs
Etude en pression par spectroscopie Raman
Conclusions et perspectives
Présentation des polyiodures
Building blocks:R1=2.74 Å
I3- sym
R2=2.92 Å- -
I- I2
I2 + D D+m +In-m
=> Charge Transfer Complexes
=> polyiodide chains In-NANOTUBES
I2
Intercalation step:
T=110 °C
2.92 Å 2.74 Å
~ nm
~ μm
Présentation des nanotubes
Objectifs
Mise en évidence du transfert de charge
Localisation des polyiodures
Structure des polyiodures
Raman spectroscopy
100 150 200 250 1300 1400 1500 1600 1700
A
Inte
nsi
ty (
a.u
.)
Raman shift (cm-1)
B(*3)
In- NTs
Effets du confinement dans les nanotubes
Simple helicoïdal chain (~ 1 nm)
Double helicoïdal chains (~ 1,3 nm)
Triple helicoïdal chains (~ 1,45 nm)
L. Guan, Nano Lett., Vol 7, 2007
TEM
EXAFS
Short polyiodide chains
Raman modes of polyiodides
100 125 150 175 200 225 250
222
175
169
160104 111
146129
Iodine species (cm-1)I2 174
Symmetric I3- 110Asymmetric I3- 167, 143, 114
I5- linear (I2.I-.I2) 160, 104I5- V shaped (I2.I-.I2) 174, 167, 131, 114I5- L shape (I3-.I2) 164,135,106
--
-
Conditions expérimentales
Presse: enclumes diamant
Milieu transmetteur: Argon
Mesure de la pression: Photoluminescence du Rubis
High pressure on iodine intercalated SWNTs
50 100 150 200 1400 1600 1800
Inte
nsi
ty (
a.u
.)
Raman shift (cm-1)
3.4 GPa
5.5 GPa
7.8 GPa
11.5 GPa
14. GPa
17 GPa
1.8 GPa
AB
High pressure on iodine intercalated SWNTs
High pressure on iodine intercalated SWNTs
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18100
120
140
160
180
1550
1600
1650
1700
7,85 cm-1/GPa
5,82 cm-1/GPa
2,4 cm-1/GPa
1,7 cm-1/GPa
2,76 cm-1/GPa
3,56 cm-1/GPa
Ra
ma
n s
hift
(cm
-1)
Pressure (GPa)
SWCNTs
In
-
1,48 cm-1/GPa
Iodine structure and localization into SWNT bundles
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 180,0
0,4
0,8
1,2
1,6
2,0
2,4
1600
1610
1620
1630
1640
1650
1660
1670
(c
m-1)
Inte
nsi
ty r
atio
(a.
u)
Pressure (GPa)
G band
Intensity ratio
Apres le cycle
Hypotheses
2I2→I++I3-
I5- =I2+ I3
-
I5- =2I2+ I- → I2+ I3
-
Montée en pression:
Après cycle:
Reformation de I2
I2+ I3- → I5
-
Modes collectifs
A. Congeduti et al, Phys. Rev. B, 65, 014302, 2001
la distance inter moléculaire est comparable à la distance intra moléculaire
Délocalisation de la chargeMétallisation des iodes
Conclusions et perspectives
Corrélation entre les comportements des tubes et des In-
sous pression:
2 hypothèses2 hypothèses:
décomposition des I2 et des I5- en I3
-
apparition de modes collectifs
Perspectives:
XANES au seuil L1 propriétés électroniques EXAFS au seuil K propriétés structurales
Conclusions and outlook
5180 5190 5200 5210 5220 5230 5240
0.3 GPa
Ab
so
rpti
on
(a
.u.)
Energy (eV)
10 GPaI - L1 edge
after cycle
Réponse Raman des polyiodures
100 125 150 175 200 225 250 275 300
I5
-
I@NTs lavés
=514.5 nm
Inte
nsi
ty (
a.u
.)
Raman shift (cm-1)
I@NTs
I3
-
Structures des polyiodures
Bulding blocks:
I2, I3-, I-
2.92 Å 2.74 Å
2I2=I++I3-
S.A. Jenekhe et la, Mol. Cryst. Liq. Cryst, 105, (1984)
Raman spectroscopy
100 150 200 250 1300 1400 1500 1600 1700
A
Inte
nsi
ty (
a.u
.)
Raman shift (cm-1)
B