Synthèse et caractérisation d'hydrures d'éléments légers sous haute pression

Overview & Synopsis

Ces 5 dernières années de nombreux travaux théoriques ont révélé l’existence d’une nouvelle chimie entre l’hydrogène et les métaux sous pression. De ces prédictions il est possible d’identifier trois tendances principales : (i) La stoechiométrie en hydrogène dans les métaux devrait drastiquement augmenter sous pression, (ii) De nouveaux polyhydrures présentant des stoechiométries inhabituelles devraient être stable à haute pression, (iii) De tels systèmes à fortes concentrations d’hydrogène pourraient devenir métalliques à des pressions bien plus basses que celles nécessaires pour l’hydrogène et pourraient présenter une supraconductivité à haute-température. Cette thèse présente une étude expérimentale systématique réalisée sur différents hydrures d’éléments légers. Dans un premier temps une nouvelle méthode de synthèse d’échantillons d’excellente qualité et haute pureté a été développée : une feuille métallique est chauffée à haute pression en présence d’hydrogène à l’aide d’un laser YAG. En utilisant cette méthode les hydrures d’aluminium (AlH3), de béryllium (BeH2) et de fer (FeHx) ont été synthétisés à haute pression dans une cellule à enclumes de diamant. Ces composés ont été caractérisés in situ dans notre laboratoire par spectroscopie Raman et à l’aide de sources de lumière synchrotron par spectroscopie infra-rouge et diffraction des rayons X. Nos résultats mettent en évidence l’influence du sous-réseau d’hydrogène sur les propriétés physiques des hydrures et confirment l’existence d’une forte analogie entre l’hydrogène pure et les hydrures à forte concentration d’hydrogène. De plus la stabilité à haute pression de nouveaux polyhydrures présentant des stoechiométries inhabituelles a été confirmée par le biais de la synthèse de nouveaux hydrures de fer, FeH2 et FeH3, et par la formation de nouveaux hydrures de lithium, LiH2 et LiH6, lors de la compression de LiH pur.