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Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
UMR 7590 - Sorbonne Université/CNRS/MNHN/IRD

Soutenance de thèse de Baptiste Truffet

Baptiste Truffet, doctorant dans l'équipe Minéralogie, pétrologie et physique planétaire (MP3) soutient sa thèse le vendredi 6 janvier 2022 à 15 h.

IMPMC - Sorbonne Université - 4 place Jussieu - 75005 Parios - Tour 23, 4e étage, couloir 22-23, salle 401

 

 

Synthèse et étude de matériaux précurseurs avancés pour 
la planétologie expérimentale 



Au cours de ce doctorat, nous avons étudié la pérovskite « vraie » CaTiO3, qui n'est certes pas un constituant planétaire majeur mais qui est structuralement analogue au composé principal des manteaux des planètes telluriques de formule approchée MgSiO3. Grâce au concept de pression chimique, CaTiO3 présente l'intérêt d'avoir un comportement analogue à celui de MgSiO3 mais à des pressions plus modérées. Après deux campagnes, une de compression statique par cellule à enclumes de diamants ainsi qu’une en compression dynamique par choc laser, nous avons mis en évidence la dissociation de la pérovskite de CaTiO3 en un assemblage CaO + CaTi2O5. Ce type de dissociation déjà proposé par l’étude théorique de MgSiO3pourrait avoir un impact significatif sur la dynamique des manteaux silicatés de super-Terres et être mieux compris grâce au comportement de CaTiO3
Un second volet de la thèse repose sur la synthèse de matériaux par pulvérisation cathodique magnétron (PVD), élaborés sous forme de couches successives complexes afin d’ouvrir la voie vers des expériences dynamiques plus précises à ultra-haute pression sur les matériaux des manteaux planétaires. Les techniques de synthèses de matériaux multicouches sont aujourd’hui peu répandues dans le domaine de la géophysique et la planétologie. L’intérêt premier de développer cette méthode réside dans la possibilité de contrôler avec précision l’architecture et la métrologie des échantillons, produits de départ pour des expériences de compression tant statique que dynamique. Les dépôts ont été réalisés dans le quaternaire Mg-Fe-Si-O, c'est à dire les quatre éléments chimiques principaux des planètes telluriques. Nous avons été en mesure de synthétiser des couches minces de MgSiO3 stœchiométrique (jusqu’à 7 μm d’épaisseur) et  de ~Mg0,37Fe0,63SiO3, toutes deux caractérisées par une excellente homogénéité jusqu’à l’échelle nanométrique.

Synthesis and study of advanced precursor materials for experimental planetology  


During this PhD, we studied the "true" mineral perovskite CaTiO3, which is certainly not a major planetary constituent but which is structurally analogous to the main compound of the mantles of telluric planets of approximate formula MgSiO3. Thanks to the concept of chemical pressure, CaTiO3 presents the interest to have a behavior similar to that of MgSiO3 butat more moderate pressures. After two campaigns, one of static compression by diamond anvil cell and one of dynamic compression by laser shock, we have demonstrated the dissociation of CaTiO3 perovskite into a CaO + CaTi2O5 assembly. This type of dissociation, already proposed by a theoretical study of MgSiO3, could have a significant impact on the dynamics of silicate mantles of super-Earths. Our discovery could help to better understand a possible MgSi2O5 phase in planetary mantles. 
A second part of the thesis is based on the synthesis of materials by magnetron sputtering (PVD), elaborated in the form of complex successive layers in order to open the way to more precise dynamic experiments at ultra-high pressure on the materials of planetary mantles. Multilayer materials are currently not widespread in the fields of geophysics and planetology. The main interest of developing this method lies in the possibility to control with precision the architecture and the metrology of the samples, which in a near future will be used as starting products for static and dynamic compression experiments. Deposits have been made in the quaternary Mg-Fe-Si-O, the four main chemical elements of rocky planets. We wereable to synthesize thin films of stoichiometric MgSiO3 (up to 7 μm thick) and of ~ Mg0.37Fe0.63SiOcomposition, both characterized by excellent homogeneity down to the nanoscale. 

 

Jury

  • M. Sébastien Merkel, Professeur, Université de Lille, Rapporteur
  • M. Yanbin Wang, Professeur, University of Chicago, Rapporteur
  • Mme. Chrystèle Sanloup, Professeure, Sorbonne Université, Examinatrice
  • Mme. Alessandra Benuzzi-Mounaix, Chargée de Recherche, Examinatrice
  • M. Julien Siebert, Professeur, Université de Paris, Examinateur
  • M. Guillaume Fiquet, Directeur de Recherche, Sorbonne Université, Directeur de thèse

Cécile Duflot - 17/12/21

Traductions :

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    Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie - UMR 7590 - Sorbonne Université - 4, place Jussieu - Tour 23 - Barre 22-23, 4e étage - 75252 Paris Cedex 5

     

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    Contact : Antonella Intili : Barre 22-23, 4e étage, pièce 420, 33 +1 44 27 25 61

     

     

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