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Journal articles
Temperature dependence of X-ray absorption and nuclear magnetic resonance spectra: probing quantum vibrations of light elements in oxides
Ruidy Nemausat
1, 2, *
Christel Gervais
2
Christian Brouder
1
Nicolas Trcera
3
Amélie Bordage
4
Cristina Coelho-Diogo
5
Pierre Florian
6
Aydar Rakhmatullin
6
Ion Errea
7, 8
Lorenzo Paulatto
1
Michele Lazzeri
1
Delphine Cabaret
1
*
Corresponding author
2
LCMCP-SMiLES - Spectroscopie, Modélisation, Interfaces pour L'Environnement et la Santé
LCMCP - Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris
Ruidy Nemausat 1, 2
Mail :
Correspondent author
Christel Gervais 2
Mail :
Author IdHAL : christel-gervais ORCID : https://orcid.org/0000-0001-7450-1738
Christian Brouder 1
Author
Nicolas Trcera 3
Author
Amélie Bordage 4
Mail :
Author IdHAL : amelie-bordage ORCID : https://orcid.org/0000-0001-6452-547X
Cristina Coelho-Diogo 5
Author
Pierre Florian 6
Author
Aydar Rakhmatullin 6
Author
1
IMPMC - Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (Tour 23 - Barre 22-23 - 4e étage - BC 115 - 4 place Jussieu - 75252 Paris - France)
- MNHN - Muséum national d'Histoire naturelle (57, rue Cuvier - 75231 Paris Cedex 05 - France)
- UPMC - Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 : UM120 (4 place Jussieu - 75005 Paris - France)
- Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206 (France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR7590 (France)
2
LCMCP-SMiLES - Spectroscopie, Modélisation, Interfaces pour L'Environnement et la Santé (France)
- LCMCP - Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (11 place Marcelin Berthelot 75231 Paris Cedex 05 - France)
- CdF - Collège de France (France)
- SU - Sorbonne Université (21 rue de l’École de médecine - 75006 Paris - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR7574 (France)
3
SSOLEIL - Synchrotron SOLEIL (L'Orme des Merisiers Saint-Aubin - BP 48 91192 GIF-sur-YVETTE CEDEX - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UR1 (France)
4
ICMMO - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay (bat. 420 91405 ORSAY CEDEX - France)
- UP11 - Université Paris-Sud - Paris 11 (Bâtiment 300 - 91405 Orsay cedex - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR8182 (France)
5
IMPC - Institut des matériaux de Paris-Centre (UMR7574 4, place Jussieu - Tour 54 75252 PARIS CEDEX 05 - France)
- UPMC - Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (4 place Jussieu - 75005 Paris - France)
- ENSCP - Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris- Chimie ParisTech-PSL (11, rue Pierre et Marie Curie 75231 Paris Cedex 05 - France)
- ESPCI ParisTech (France)
6
CEMHTI - Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation (Site Cyclotron, CS 30058, 3A rue de la Férolerie, 45071 Orléans Cedex 2
Site Haute Température, CS 90055, 1D avenue de la Recherche Scientifique, 45071 Orléans Cedex 2 - France)
- UO - Université d'Orléans : UPR 3079 (Château de la Source - Avenue du Parc Floral - BP 6749 - 45067 Orléans cedex 2 - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UPR 3079 (France)
Abstract : A combined experimental-theoretical study on the temperature dependence of x-ray absorption near-edge structure (XANES) and nuclear magnetic resonance (NMR) spectra of periclase (MgO), spinel (MgAl 2 O 4), corundum (α-Al 2 O 3), berlinite (α-AlPO 4), stishovite and α-quartz (SiO 2) is reported. Predictive calculations are presented when experimental data are not available. For these light-element oxides, both experimental techniques detect systematic effects related to quantum thermal vibrations which are well reproduced by density-functional theory simulations. In calculations, thermal fluctuation of the nuclei are included by considering nonequilib-rium configurations according to finite-temperature quantum statistics at the quasiharmonic level. Nuclear quantum fluctuations on XANES and NMR spectroscopies are particularly sensitive to the coordination number of the probed cation. Furthermore, the relative importance of nuclear dynamics and thermal expansion is quantified over a large range of temperatures.
Document type :
Journal articles
Domain :
Complete list of metadatas
https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-01480345
Contributor : Gestionnaire Hal-Upmc <>
Submitted on : Wednesday, March 1, 2017 - 1:13:21 PM
Last modification on : Thursday, July 9, 2020 - 9:17:58 AM
Document(s) archivé(s) le : Tuesday, May 30, 2017 - 5:29:48 PM
Contributor : Gestionnaire Hal-Upmc <>
Submitted on : Wednesday, March 1, 2017 - 1:13:21 PM
Last modification on : Thursday, July 9, 2020 - 9:17:58 AM
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File
Nemausat_2017_Temperature.pdf
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Identifiers
- HAL Id : hal-01480345, version 1
- DOI : 10.1039/C6CP08393E
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Citation
Ruidy Nemausat, Christel Gervais, Christian Brouder, Nicolas Trcera, Amélie Bordage, et al.. Temperature dependence of X-ray absorption and nuclear magnetic resonance spectra: probing quantum vibrations of light elements in oxides. Physical Chemistry Chemical Physics, Royal Society of Chemistry, 2017, 19 (8), pp.6246 - 6256. ⟨10.1039/C6CP08393E⟩. ⟨hal-01480345⟩
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