Dans un gaz idéal, les atomes (ou les molécules) sont distribués parfaitement au hasard les uns par rapport aux autres : c'est un modèle de désordre géométrique parfait. Dans un cristal idéal, l'arrangement des atomes donne, au contraire, l'image de l'ordre parfait. Entre ces deux perfections, dans le désordre et dans l'ordre, l'observation des états naturels de la matière conduit à l'analyse des écarts à l'ordre ou au désordre : c'est une branche de la physique qui est stimulée par l'importance d'applications telles que l'élaboration de matériaux possédant des propriétés mécaniques, électriques, optiques ou magnétiques particulières.
1. Désordre réticulaire et désordre topologique
L'ordre qui règne dans un cristal est caractérisé par le fait que l'arrangement des atomes autour d'un point r se retrouve identique en tous les points r + l, l étant l'une quelconque des translations du réseau :
On peut tout aussi bien dire que l'édifice cristallin est ramené en coïncidence avec lui-même par l'une quelconque des translations l. Dans un tel assemblage, la notion de périodicité se substitue donc, à l'échelle atomique, à celle d'homogénéité.
• Défauts localisés
Plusieurs types de défauts peuvent venir troubler cette parfaite périodicité cristalline. D'abord l'agitation thermique, qui déplace légèrement les atomes autour de leurs positions moyennes d'équilibre, mais aussi des défauts localisés. Imaginons qu'un cristal formé d'atomes de type A (par exemple du fer) contienne quelques atomes de type B (par exemple de l'aluminium) ; un atome B pourra ainsi venir se substituer à un atome A, constituant une rupture locale de la périodicité : cette irrégularité est nommée défaut ponctuel. Ici, le défaut est « par substitution ». Dans d'autres cas, l'atome « étranger », au lieu de prendre la place d'un atome normal, pourra venir se loger dans un interstice de l'édifice cristallin, en créant localement une déformation : le défaut sera qualifié d'interstitiel. Bien d'autres types de défauts ponctuels ont été observés, d […]
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