Production des nanoparticules de MgO /Li2O par la méthode sol-gel et leur caractérisation

Abstract

Cette étude porte sur la préparation, la caractérisation et l’analyse des propriétés structurales et optiques du nanocomposite mixte MgO/Li₂O, synthétisé par la méthode sol–gel (Sol-Gel). Ce travail vise à étudier les propriétés physiques, structurales et optiques du matériau préparé, ainsi qu’à déterminer les principaux paramètres caractéristiques du nanocomposite obtenu. La structure cristalline de l’échantillon a été caractérisée par diffraction des rayons X (DRX), dont les résultats ont montré la présence de deux phases cristallines correspondant à l’oxyde de magnésium (MgO) et à l’oxyde de lithium (Li₂O), sans apparition de phases secondaires, ce qui confirme la réussite de la synthèse et la pureté de l’échantillon. L’analyse DRX a également révélé un degré de cristallinité élevé de (90,8 ± 0,8) %, avec une taille moyenne des cristallites estimée à environ (20,7 ± 1,1) nm, confirmant ainsi la nature nanométrique du matériau synthétisé. Concernant les propriétés optiques, elles ont été étudiées par spectroscopie ultraviolet-visible (UV-Vis). Les résultats ont montré une absorption notable dans le domaine visible et une faible transmission, reflétant une bonne interaction entre le matériau et le rayonnement lumineux. En utilisant la méthode de Tauc, la bande interdite optique a été déterminée : la valeur de la bande interdite directe (direct band gap) est d’environ 1,07 eV, tandis que celle de la bande interdite indirecte (indirect band gap) est d’environ 0,69 eV. L’énergie d’Urbach a également été calculée et estimée à 1,26 eV, ce qui indique la présence de niveaux localisés et de désordres structuraux au sein du matériau. Par ailleurs, les résultats de la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) ont confirmé la présence des liaisons chimiques et des vibrations caractéristiques du composite MgO/Li₂O, ce qui soutient les résultats de l’analyse structurale et confirme la formation réussie du matériau. Dans l’ensemble, les résultats obtenus mettent en évidence les propriétés structurales et optiques remarquables du nanocomposite MgO/Li₂O et permettent de définir avec précision ses principaux paramètres physiques et optiques, ce qui en fait un candidat prometteur pour de futures applications optiques et électroniques. "تتناول هذه الدراسة تحضير وتوصيف وتحليل الخصائص البنيوية والبصرية للمركب النانوي المختلط MgO/Li₂O المحضر بطريقة السول-جل (Sol-Gel)، حيث تهدف إلى تحديد الخصائص الفيزيائية والبنيوية للمادة المحضرة، بالإضافة إلى تحديد أهم الخصائص المميزة للمركب النانوي المتحصل عليه. تمت دراسة البنية البلورية للعينة باستخدام تقنية حيود الأشعة السينية (XRD)، حيث أظهرت النتائج تشكل طورين بلوريين هما أكسيد المغنيسيوم (MgO) وأكسيد الليثيوم (Li₂O)، مما يؤكد نجاح عملية التحضير ونقاوة العينة. كما بينت نتائج XRD أن العينة تتمتع بنسبة تبلور مرتفعة تقدر بحوالي (%90.8 ± 0.8)، مع متوسط حجم بلوري يقدر بحوالي (20.7 ± 1.1) نانومتر، مما يؤكد الطبيعة النانوية للمادة المحضرة. أما الخصائص البصرية، فقد تمت دراستها باستخدام مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية (UV-Vis). أظهرت النتائج امتصاصًا ملحوظًا للمادة في المجال فوق البنفسجي، مع انعكاس جيد للضوء المرئي. وبالاعتماد على طريقة Tauc تم تقدير فجوة الطاقة البصرية، حيث بلغت قيمة فجوة الطاقة المباشرة (Direct band gap) حوالي 1.07 eV، بينما قدرت فجوة الطاقة غير المباشرة (Indirect band gap) بحوالي 0.69 eV. كما تم حساب طاقة أورباخ (Urbach energy) والتي بلغت حوالي 1.26 eV، مما يشير إلى وجود مستويات موضعية واضطرابات بنيوية داخل المادة. ومن جهة أخرى، أكدت نتائج مطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR) وجود الروابط الكيميائية والاهتزازات المميزة لمركب MgO/Li₂O، وهو ما يدعم نتائج التحليل البنيوي ويؤكد نجاح عملية التحضير. وبالاعتماد على النتائج المتحصل عليها، يمكن القول إن المركب النانوي MgO/Li₂O يتميز بخصائص بنيوية وبصرية جيدة، مما يجعله مادة واعدة للتطبيقات المستقبلية في المجالات البصرية والإلكترونية."