Numéro
J. Phys. France
Volume 45, Numéro 2, février 1984
Page(s) 361 - 371
DOI https://doi.org/10.1051/jphys:01984004502036100
J. Phys. France 45, 361-371 (1984)
DOI: 10.1051/jphys:01984004502036100

Incommensurate phase of quartz : I. Elastic neutron scattering

G. Dolino1, J.P. Bachheimer1, B. Berge1 et C.M.E. Zeyen2

1  Laboratoire de Spectrométrie Physique, USMG, B.P. 68, 38402 St. Martin d'Hères, France
2  Institut Laue-Langevin, 156X, 38042 Grenoble Cedex, France


Abstract
We report on elastic neutron scattering results showing that the intermediate phase of quartz existing in a 1.3 K range between the α and β phases is in fact incommensurate. Six satellites are observed around most Bragg peaks along the three [100] directions of reciprocal space. The modulation corresponds to the superposition of sinusoidal plane waves as no higher order harmonics are observed. With decreasing temperature the modulation vector decreases from 0.033 to 0.029 reciprocal units. Premonitory diffuse scattering is observed in the β phase a few degrees above Ti = 847.2 K, the incommensurate transition temperature. The results are discussed in relation with the current theories of incommensurate phases and are in many respect analogous to the situation of NaNO2.


Résumé
Nous présentons des mesures de diffusion élastique des neutrons qui montrent que la phase intermédiaire du quartz, existant dans un intervalle de 1,3 K entre les phases α et β, est une phase incommensurable. Autour de nombreuses taches de Bragg, nous avons observé six satellites dans les directions [100] de l'espace réciproque. La modulation est une superposition d'ondes planes sinusoidales car on n'observe pas d'harmoniques d'ordre supérieur au premier. Quand la température décroît, le vecteur d'onde de la modulation diminue depuis 0,033 jusque 0,029 unités du réseau réciproque. En phase β, quelques degrés au-dessus de la température de transition β-incommensurable Ti (847,2 K), on observe de la diffusion diffuse prémonitoire. Une discussion des résultats, en relation avec les théories habituelles des phases incommensurables, montre que la situation dans le quartz est, à maints égards, analogue à celle de NaNO2.

PACS
6112E - Neutron scattering (including small-angle scattering).
6470K - Solid-solid transitions.

Key words
commensurate incommensurate transformations -- neutron diffraction examination of materials -- quartz