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La birnessite est un oxyde de manganèse lamellaire dont les feuillets sont composés d'octaèdres MnO6. La présence dans ces feuillets de cations Mn hétérovalents ou de lacunes induit un déficit de charge compensé par la présence de cations hydratés dans l'espace interfoliaire. Les oxydes de manganèse jouent un rôle fondamental pour le devenir de nombreux polluants organiques ou métalliques dans l'environnement, mais la connaissance imparfaite de leur structure limite la modélisation de cet impact. Le but de ce travail était de recenser et de classifier les différentes variétés de birnessites obtenues selon deux critères pertinents (symétrie du feuillet et mode d'empilement) et de déterminer la structure de plusieurs variétés essentielles par diffraction des rayons X et des électrons. La birnessite hydrothermale est caractérisée par un feuillet lacunaire de symétrie hexagonale et un empilement rhomboédrique 3R. Dans l'empilement des feuillets de la birnessite haute-température, les octaèdres des feuillets successifs présentent une orientation inverse induisant un polytype à deux feuillets. La symétrie de ces feuillets, liée à l'origine du déficit de charge, dépend de la température de synthèse. A 800°C, le feuillet lacunaire possède une symétrie hexagonale (polytype 2H). A 1000°C, le déficit de charge est dû à la présence de Mn3+ dans le feuillet. L'allongement systématique de ces octaèdres selon l'axe a induit une symétrie orthogonale du feuillet (polytype 2O). Diverses hétérogénéités chimiques et structurales ont également été décrites dans ces échantillons, ainsi que l'occurrence originale d'un nouveau type de désordre structural. Nous avons enfin illustré le lien fondamental entre l'origine de la charge foliaire et la symétrie du feuillet, ainsi que l'influence des paramètres physico-chimiques lors de la synthèse (température, degré d'oxydation du manganèse, nature du cation) sur la structure du composé obtenu, et comparé leurs stabilités chimiques et thermiques.

Les phénomènes de non-stoehiométrie dans les ferrites du système Ba-La-Fe-O dont les structures dérivent de la perovskite, ont été étudiés au moyen de diverses techniques (diffraction X, HRTEM, spectroscopie Mössbauer...).<br />Dans le système BaFe4+O3-BaFe3+O2.50 la structure et l'ordre des lacunes des phases BaFeO3-y dépendent du taux de lacunes (y) et corrélativement du rapport Fe4+/Fe3+ (t / (1-t)) directement lié aux conditions de synthèse (PO2, T). Pour y <~ 0.35, l'empilement est un mélange des types "hexagonal compact" et "cubique compact" conduisant à des structures de type perovskite 6H ou 12H lacunaires en oxygène alors que pour des valeurs de y plus élévées (y ~> 0.35) il devient "cubique compact". Dans ce domaine de compositions, la non-stoichiométrie est accomodée grâce à la formation de structures en microdomaines soit d'une phase monoclinique (BaFeO2.50), soit d'une phase orthorombique de composition voisine de BaFe02.55.<br />En revanche pour 0.25 < y < 0.37, on observe des phénomènes d'intercroissances entre une phase de type 6H et une phase dérivée de la perovskite cubique. Pour y <= 0.25, aucun ordre des lacunes à longue distance n'apparaît.<br />Dans le système LaFeO3-BaFeO2.50, quatre phases différentes, surstructures de la perovskite cubique, apparaissent en fonction du rapport Ba/La (x/(1-x)). Leur microstructure est discutée en fonction de la composition, de l'ordre Ba-La et du taux de lacunes (y).

<p dir="ltr">Electronic structure calculations, specifically plane wave Density functional theory (DFT) in conjunction with data science resources on the nanoHUB platform, are a powerful tool for the study of materials at extreme conditions. nanoHUB’s resources for FAIR (Findable, Accessible, Interoperable and Reproducible) data and workflows accelerate research and sharing of results. With these combined resources we studied the high-pressure properties and stability of various ceramic materials, such as the polytypes of silicon carbides (SiC).</p><p dir="ltr">Silicon carbides are of interest for their exceptional mechanical strength, thermal stability and chemical resistance making them attractive for applications at extreme conditions. To understand the temperature- and pressure-induced phase transitions we studied the electronic structure, phonon dispersion and elastic constants of major synthesizable SiC polytypes as a function of pressure. In addition, we report on the elastic constants as a function of pressure for the main polymorphs. This DFT workflows are published online, not only enhances the reproducibility of findings, but can also accelerates the discovery and development of new material properties.</p>