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

Soutenance de thèse / PhD Defense - Théo Caroff

Théo Caroff, doctorant dans l'équipe Propriétés des amorphes, liquides et minéraux, soutient sa thèse le mercredi 13 décembre 2023 à 10 h.

IMPMC - Sorbonne Université - 4 place Jussieu - 75005 Paris - Barre 22-23, 4e étage, salle 401 

Une histoire de couleur : étude spectroscopique et chimique d’un vitrail du XIIème siècle. Rôle du manganèse dans la coloration

Résumé

Cette thèse s'est concentrée sur l'étude de la coloration d'un précieux panneau du XIIe siècle, connu sous le nom de "Transfiguration du Christ". L'objectif était d'expliquer la diversité des nuances de pourpre observées dans ce panneau.

Dans la première partie, l'importance de l'utilisation conjointe de la spectroscopie optique et Raman pour évaluer l'authenticité des verres a été mise en avant. Cette approche, associée aux analyses chimiques, a permis de discuter l'authenticité des verres et d'identifier les chromophores responsables des diverses couleurs visibles. La coloration bleue au cobalt est bien comprise, mais les nuances de vert des verres au cuivre restent à élucider. Les trois types de colorations pourpres identifiées résultent de l'interaction entre le fer et le manganèse. Les nuances de chair et de violet sont similaires en composition, traduisant un effet des conditions de synthèse, tandis que les verres marrons contiennent plus de manganèse. Un transfert de charge fer-manganèse est suggéré pour expliquer la coloration marron.

La deuxième partie du manuscrit a exploré la spéciation du manganèse dans les structures cristallines et les verres. L'importance de la connectivité des polyèdres de coordination sur les mesures de diffusion inélastique résonante des rayons X (RIXS) a été identifiée. Les résultats de fluorescence permettent d'identifier deux distributions de site du manganèse divalent dans la structure des verres. Cette même spectroscopie, couplée aux mesures d'absorption optique, permet de suspecter la présence d'un transfert de charge d'intervalence fer-manganèse. Nous avons aussi pu mettre en œuvre un dispositif d'absorption optique à haute température (1500°C) permettant des mesures dans les verres fondus. En conclusion, cette thèse a contribué à la compréhension de la coloration des verres historiques, en particulier les colorations pourpres. Des questions subsistent encore, ouvrant la voie à de futures recherches et mettant en lumière de nouvelles possibilités pour l'étude des verres anciens.

A history of colour: spectroscopic and chemical study of a 12th century stained glass window. The role of manganese in colouring

Abstract

This thesis focused on the study of the coloration of a precious panel from the 12th century, known as the "Transfiguration of Christ." The objective was to explain the diversity of purple shades observed in this panel.

In the first part, the importance of using optical and Raman spectroscopy together to assess the authenticity of the glasses was emphasized. This approach, combined with chemical analyses, allowed for discussions on the authenticity of the glasses and the identification of the chromophores responsible for the various visible colors. The blue coloration with cobalt is well understood, but the green shades with copper remain to be elucidated. Purple coloration results from the interaction between iron and manganese, with three types identified. The shades of flesh and violet glass are similar in composition, reflecting the effects of synthesis conditions, while brown glasses contain more
manganese. A charge transfer from iron to manganese is suggested to explain the brown coloration.
The second part of the manuscript explored the speciation of manganese in crystalline structures and glasses. The importance of the connectivity of coordination polyhedra in resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) measurements were identified. The fluorescence results allow the identification of two distributions of divalent manganese sites in the glass structure. This same spectroscopy, combined with optical absorption measurements, raises suspicions of the presence of a charge transfer from iron to manganese. We were also able to implement a high-temperature optical absorption device (1500°C) for measurements in molten glasses. In conclusion, this thesis has contributed to the understanding of the coloration of historical glasses, particularly purple coloration. Questions remain, paving the way for future research and shedding light on new possibilities for the study of ancient glasses.

Jury

  • Anne Chabas (Professeures, Université Paris-Est Créteil) - Rapportrice
  • Nadia Pellerin (Professeure, Université d’Orléans) - Rapportrice
  • Ludovic Bellot-Gurlet (Profresseur, Sorbonne Université) -  Examinateur
  • Victor Etgens (Chef du Département Recherche C2RMF) -  Examinateur
  • Didier Gourier (Professeur, Chimie ParisTech) - Examinateur
  • Stéphanie Rossano (Professeur,  Université Gustave Eiffel) - Examinatrice
  • Claudine Loisel  (Ingénieure de recherche,  LRMH) - Examinatrice
  • Gérald Lelong (Maitre de conférence, Sorbonne Université) - Directeur de Thèse
  • Georges Calas (Professeur, Sorbonne Université) - Directeur de Thèse

 

08/12/23

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

     

     

    Fax : 33 +1 44 27 51 52