PHONON

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Chaînes atomique et moléculaire : dispersion

Chaînes atomique et moléculaire : dispersion
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Interactions entre phonons et d'autres particules

Interactions entre phonons et d'autres particules
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Modes mous

Modes mous
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Propriétés de transport et phonons

Anharmonicité, dilatation et conductivité thermique

L'approximation d'oscillations harmoniques utilisée jusque-là ne permet pas d'expliquer un certain nombre de phénomènes aussi généraux que la variation des fréquences de vibration avec la pression, l'existence d'une dilatation thermique, la valeur finie de la conductibilité thermique d'un cristal isolant électrique. L'inclusion de termes non quadratiques dans le potentiel interatomique conduit non seulement à une valeur finie de la dilatation variant avec la température, comme Cv, mais aussi à des interactions phonon-phonon. Deux phonons k1 et k2 peuvent par exemple interagir pour former un troisième phonon k3 : ces collisions entre phonons définissent un libre parcours moyen l(T) entre collisions successives qui intervient dans le coefficient de  

conductivité thermique Ces  

chocs seraient cependant sans effet sur un courant de chaleur si la quantité de mouvement était strictement conservée lors de l'interaction : mais nous savons que cette conservation n'est effective qu'à un vecteur G du réseau réciproque près (processus umklapp, ). À haute température, l(T) varie comme 1/T en relation avec la densité croissante de phonons ; à basse température, l(T) tend en principe vers l'infini, mais la présence de défauts limite généralement sa valeur à une constante indépendante de T.

Couplage électron-phonon dans les métaux

Les électrons de conduction d'un métal interagissent avec le potentiel électrostatique des ions, mais il est bien connu que le mouvement des électrons reste libre tant que ce potentiel est périodique. La présence de vibrations détruit cette périodicité et conduit à une diffusion des électrons par les phonons : la conductivité électrique σ varie de ce fait en 1/T à suffisamment haute température, tout comme la conductivité thermique et, comme cette dernière, elle est limitée par la présence d'impuretés à basse température. Plus spectaculaire encore est le phénomène de supraconductivité, avec la brusque disparition de toute résistivité électrique ρ = 1/σ en dessous d'une t [...]

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Pour citer l’article

Jean-Paul BURGER, « PHONON », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 20 septembre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/phonon/