Soutenance de thèse / PhD Defense - Déa Jaïs

Déa Jaïs, doctorante dans l'équipe Propriétés des amorphes, liquides et minéraux soutient sa thèse le mardi 24 septembre 2024 à 14 h.

Sorbonne Université - Campus P. et M. Curie - 4 place Jussieu - 75005 Paris - Amphi Charpak niveau Rez-de-chaussée/Saint Bernard 2233-SB-02 

La coloration des verres en jaune
Application à l’étude des vitraux

Le jaune est une couleur très utilisée dans l'art du vitrail mais il est parfois difficile de mettre en évidence le chromophore utilisé. Il existe différents moyens de colorer les verres en jaune, reposant sur des phénomènes physiques très différents : transitions d-d au sein des métaux de transition tel que le Fe³⁺, transfert de charge Fe³⁺-S^2-, résonance plasmon de nanoparticules d'argent métalliques, nanoparticules semi-conductrices de sulfure et séléniure de cadmium.

Différentes techniques spectroscopiques : op/que (UV-Vis-NIR), Raman, résonance paramagnétique électronique (RPE) ont permis d'établir la structure du chromophore ambre : un Fe³⁺ tétraédrique entouré d'un sulfure et de trois oxygènes. Ce complexe colore le verre grâce un transfert de charge sulfure-fer et on observe également un transfert de charge oxygène-fer au sein du complexe. Des fusions en atmosphère oxydante ou réductrice ont montré qu'un contrôle précis de l'atmosphère était nécessaire pour obtenir le chromophore.

Des vitraux du XIV^e au XXI^e siècle comportant des verres jaunes ont été analysés afin de déterminer les chromophores utilisés à chaque époque, leur concentration, leur structure et les conditions de synthèse des verres. Des techniques non destruc/ves : PIXE/PIGE sur l'accélérateur New AGLAE et portables : spectroscopie op/que et Raman ont été u/lisées. Dès la création des premiers vitraux, le chromophore ambre est utilisé pour les verres jaunes. Au XIV^e siècle apparaît le jaune d'argent puis l'utilisation des nanoparticules de sulfo-séléniure de cadmium au début du XX^e siècle. Aujourd’hui tous ces chromophores sont encore utilisés dans le vitrail contemporain offrant une palette de nuances de verres jaunes extrêmement riche et recherchée.

Yellow coloration of glass
Application to the study of stained glass windows

Yellow is a color widely used in stained glass art, but it is some/mes difficult to identify the chromophore used. There are a number of different ways to color glass yellow, based on very different physical phenomena: d-d transi/ons within transi/on metals such as Fe³⁺, Fe³⁺-S^2- charge transfer, plasmon resonance of metallic silver nanoparticles, nanoparticles of cadmium sulfide and selenide semiconductors.

Various spectroscopic techniques: op/cal (UV-Vis-NIR), Raman, electron paramagne/c resonance (EPR) have enabled us to establish the structure of the amber. chromophore: a tetrahedral Fe³⁺ surrounded by a sulfide and three oxygens. This complex colors the glass through sulfide-iron charge transfer, and oxygen-iron charge transfer is also observed within the complex.Melting experiments in oxidizing or reducing atmospheres have shown that precise control of the atmosphere is necessary to obtain the chromophore. 

Stained glass windows from the 14^th to the 21^st centuries containing yellow glass were analyzed to determine the chromophores used in each period, their concentration, structure and the conditions under which the glass was synthesized. Non-destructive techniques such as PIXE/PIGE on the New AGLAE accelerator and portable optical and Raman spectroscopy were used. As early as the creation
of the first stained glass windows, the amber chromophore was used for yellow glasses. Silver yellow appeared in the 14^th century, followed by cadmium sulfo- selenide nanoparticles in the early 20^th century. Today, all these chromophores are s/ll used in contemporary stained glass, offering an extremely rich and sought-after palette of yellow glass shades.

Jury

• Ina REICHE, Directrice de recherche, Lab-BC CNRS C2RMF Chimie ParisTech, Rapportrice
• Emmanuel FRITSCH, Professeur, Université de Nantes, Rapporteur
• Ludovic BELLOT-GURLET, Professeur, Sorbonne Université, Examinateur
• Laurent BINET, Professeur, Chimie ParisTech, Examinateur
• Laurence GALOISY, Professeure, Sorbonne Université, Directrice de thèse
• Claudine LOISEL, Ingénieure de recherche Ministère de la culture, LRMH, Co-directrice de thèse
• Georges CALAS, Professeur Émérite, Sorbonne Université, Invité