Infrared reflectance studies of ionic conductive glasses. Network structure and cation dynamics

Résumé
Les résultats des nos études de réfléctivité dans l'infra-rouge des verres de borates alcalins simples et mixtes sont répertoriés et discutés dans le contexte de la structure du réseau et des interactions entre les cations alcalins et leur sites dans le verre. En particulier, nous insistons sur la forte influence de la nature du cation alcalin, de la concentration et de la substitution alcaline sur la structure des unités de formation du réseau. Le rôle dominant des ions alcalins ressort aussi par l'analyse de leur bands de vibration qui sont actives dans le lointain infra-rouge. Ainsi, la présence de deux différentes distributions de l'environnement des sites anioniques a été trouvée caractéristique pour les verres de borates alcalins simples. L'analyse spectrale correspondante pour les verres alcalins mixtes a révélé l'existence d'interactions entre les alcalins de nature différente, cette interaction influence fortement les caractéristiques de leur liaisons. Les exigences des nouvelles liaisons, obligent le réseau vitreux à subir les réarrangements nécessaires, ce qui entraîne des variations éventuellement non-linéaires de la structure de réseau.

Abstract
The results of our infrared reflectance studies of single and mixed alkali borate glasses are reviewed and discussed in the context of the network structure and the interactions between alkali cations and their sites in the glass. In particular, we focus on the strong influence of the alkali cation type, content, and alkali subsitution on the structure of the network building units. The dominant role of alkali ions also emerges from the analysis of their motion bands active in the far-infrared. Thus, the presence of two different distributions of anionic site environments was found to characterise the single alkali borate glasses. The corresponding analysis of the mixed alkali glass spectra revealed the existence of interactions between the dissimilar alkalis, which strongly affect their bonding characteristics. The new bonding requirements drive the glass network to perform suitable rearrangements, leading eventually to non-linear variations of the network structure with alkali substitution.