Origine de la coloration dans les Matériaux Inorganiques

Le cours dressera rapidement dans une première partie un inventaire des origines de la couleur : couleurs lumière (émission)/couleur matière (absorption) et couleurs physiques (diffusion, réfraction, diffraction))/couleurs chimiques (absorption/émission), ainsi que des différents états de la matière, et au sein des matériaux solides, les différentes classes de matériaux habituellement définies pouvant être colorés. La grande largeur de spectre des origines de la couleur couplée à la multiplicité des formes de matériaux colorés conduisent à une compartimentation des savoirs: spécialistes de verres dopés luminescents, spécialistes de colorants organiques par absorption, spécialistes des cristaux colloïdaux (diffractant), etc…  L’objectif est donc de comprendre pourquoi ce cours se focalise sur les mécanismes de genèse de couleurs chimiques d’absorption au sein de pigments céramiques, cristallins et pulvérulents tout en ayant abordé les différents phénomènes colorés. Sur les pigments céramiques, l’objectif du cours est de permettre l’appréhension des savoir-faire typiques mis-en-branle par le chercheur pour produire des pigments de colorations « contrôlées ».

Dans une seconde partie, les deux types de transfert électroniques responsables de l’absorption de photons les plus courants seront exposés : transferts intra-atomiques (champ cristallin) et transferts inter-atomiques (anions-cations, typiquement). Nous montrerons comment la compréhension puis le « contrôle » du caractère iono-covalent de la liaison chimique dans les cristaux inorganiques permet une approche prédictive pertinente de la coloration du matériau. Cette notion sera affinée par le modèle de la liaison concurrentielle.

Dans une troisième et dernière partie, nos travaux de recherche (ICMCB) seront illustrés sur les phases AMoO₄ X-chromes, c’est-à-dire changeant brutalement de couleur avec un paramètre extérieur (thermochromes ; substances changeant de couleur avec la température, piezochromes, avec la pression). Cette présentation  montrera comment le caractère iono-covalent de la liaison permet non seulement l’interprétation et des modifications contrôlées de la coloration de ces phases, mais surtout une modulation « à souhait » des paramètres de changement de coloration (température et/ou pression). Enfin, le large champ d’applications ouvert par les matériaux X-chromes sera présenté et valorisé.