Anharmonicité et décalage Raman sous contraintes
Imagerie Raman de matériaux et dispositifs hétérogènes

Une des spécificités de la technique d’imagerie Raman est la double analyse physico-chimique et mécanique. En effet, comme son nom l’indique, la dynamique des atomes détermine les propriétés mécaniques. Les propriétés mécaniques macroscopiques d’un matériau hétérogène sont fonction de l’état de contrainte résiduel de ses constituants, fixé lors de l’élaboration (par le différentiel de dilatation entre phases) ou modifié ultérieurement. Une contrainte Δσ appliquée à l’échelle macroscopique va se répercuter à l’échelle moléculaire ou atomique par une déformation Δε (%) des liaisons chimiques et vice versa. Il en résulte un déplacement direct du nombre d’ondes ν (cm⁻¹) caractéristique des modes de vibration.

On rappelle que :

Dans l’approximation harmonique, le nombre d’onde d’un phonon est indépendant de la pression et, plus généralement, de toute contrainte, ainsi que de la température : la distance interatomique moyenne est fixe. Un potentiel anharmonique, par exemple un potentiel de Morse, est donc nécessaire pour rendre compte des déplacements Raman. Ainsi, un mode Raman de nombre d’onde ν_i d’un composé soumis à un allongement Δε ou à une contrainte Δσ se décalera suivant la loi suivante :

^( 1 )

S est un coefficient généralement négatif (ν baisse en tension, augmente en compression) dont la valeur est fonction de l’anharmonicité de la liaison considérée (figure 10).

À l’échelle de la liaison chimique, la force de rappel qui s’exerce sur les atomes est égale à :

L’analogie...