Domaine, spécialité : PHYSIQUE
Mots-Clés : Physique / Physico-chimie des matériaux
Unité d’accueil : LSI
Résumé
Ce stage porte sur l’analyse des verres décolorés romains par photoluminescence. Nous visons à fournir une nouvelle méthode pour identifier rapidement la nature du décolorant utilisé parmi le Sb, le Mn ou les deux. Par ailleurs, nous voulons progresser sur le site de Reims et mieux comprendre le type de verre qui y est produit, ainsi que le fonctionnement des ateliers de Reims (utilisation du four rectangulaire pour le recyclage du verre). Pour cela, des spectroscopies de photoluminescence et Raman ou IR seront réalisées ainsi que quelques expériences de synthèse et de recyclage du verre.
Sujet détaillé
Ce stage porte sur l’étude du verre de l’époque romaine. Une nouvelle méthode développée par notre équipe est basée sur la photoluminescence, afin de classer le verre décoloré. L’objectif est de travailler principalement sur des échantillons de verre provenant de Reims. Aujourd’hui, 87 ateliers secondaires de verriers datant du 1er au 6ème siècle de notre ère ont été identifiés sur l’ensemble du territoire [1].
la ville de Reims est connue pour avoir été un centre important de production de verre, avec plusieurs ateliers de verriers en activité tout au long de la période romaine, mais surtout aux 3ème et 4ème siècles après JC. Les verres produits dans les fours de Reims sont divisés en deux groupes de composition :
- le verre obtenu en mélangeant du verre décoloré au manganèse, du verre décoloré à l’antimoine et des verres colorés (verres recyclés) et
- le verre incolore obtenu à partir de verre blanchi par l’ajout d’antimoine pur.
En résumé, qu’ils soient obtenus par recyclage ou par ajout d’oxydes, la majorité des verres produits dans les ateliers de la fin de Reims sont décolorés et il est très difficile de classer ces verres à l’œil nu.
En collaboration avec Aurore Louis de l’Inrap, nous chercherons donc à identifier des groupes de verres incolores en réalisant des analyses de photoluminescence (PL) en LSI. Pour cela, nous continuerons à optimiser une méthode que nous avons développée en 2023, basée sur la détection des ions Sb3+, Mn2+ et Fe3+ par PL et une semi-quantification de ces espèces.
Nous nous concentrerons également sur les ions Pb2+ et Cu+ (indicateurs potentiels du verre recyclé). Pour mieux comprendre les propriétés de luminescence du verre (forme d’émission et durée de vie), nous analyserons des verres modèles sodocalciques qui seront fabriqués dans des LSI contenant du plomb, de l’antimoine, du fer et du cuivre.
En parallèle, nous étudierons également le recyclage et son impact sur la coloration et la composition chimique du verre. Nous synthétiserons et refondrons le verre au LSI en collaboration avec des verriers. En particulier, nous chercherons à comprendre l’impact des cycles de refonte (durée, température, type de four) sur l’oxydoréduction du fer et du manganèse et sur la structure du verre en utilisant différentes techniques spectroscopiques (Raman, résonance paramagnétique électronique et PL).
L’objectif final est de classer les verres romains en différents groupes et de mieux comprendre le fonctionnement des différents ateliers de Reims.
L’étudiant doit avoir un goût prononcé pour le travail interdisciplinaire.
Méthodes et techniques : Synthèse de verre, photoluminescence, RPE, spectroscopie Raman, programmation Python.
Référence :
[1] Foy D, Nenna M-D (2001) Tout feu, tout sable : Mille ans de verre antique
dans le midi de la France. Musée d’Histoire de Marseille, Édisud, Aix-en-Provence.
Lieu du stage
LSI – École Polytechnique – Palaiseau
Conditions de stage
- Durée du stage : 6 mois
- Niveau d’étude requis : Bac+5
- Formation : Master 2
- Poursuite possible en thèse : Oui
- Date limite de candidature : 3 février 2025
Compétences requises
Langue : Anglais
Méthodes, techniques : Synthèse de verre, photoluminescence, RPE, spectroscopie Raman.
Langages informatiques et logiciels : Programmation Python.
Liens utiles
Site web du laboratoire : https://portail.polytechnique.edu/lsi/fr/recherche/defauts-desordre-et-structuration-de-la-matiere