PRESSIONS PHYSIQUE & CHIMIE DES HAUTES

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Repères dans l'échelle des pressions

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Cellule à enclumes de diamant

Cellule à enclumes de diamant
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Phases de l'eau

Phases de l'eau
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Phases du carbone

Phases du carbone
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Transformations électroniques des solides

La haute pression est un paramètre d'une grande souplesse d'utilisation pour l'étude de nombreux phénomènes électroniques. Au cours de la transformation cristallographique des substances les niveaux électroniques peuvent être profondément modifiés. Par ailleurs, les perturbations électroniques, induites par les variations de volume, peuvent être très différentes, par suite de la grande diversité des orbitales électroniques.

Transitions électroniques

Transitions isolant-conducteur

La compression d'une substance isolante ou semi-conductrice agit fortement sur l'évolution de sa structure électronique. En effet, les bandes d'énergie s'élargissent et se déplacent, quand la distance interatomique décroît, et, pour une pression donnée, il se produit un recouvrement de certaines de ces bandes, se traduisant par une délocalisation d'électrons, et donc par l'apparition de l'état conducteur. Ainsi, des transitions isolant-conducteur ont été observées pour le silicium à 15 GPa, pour le germanium à 11 GPa ainsi que pour les composés des séries III-V (GaAs, GaP), II-VI (ZnS, ZnSe, CdS, CdTe) et I-VII (CuCl, CuBr). Les transitions se produisent avec un changement de structure cristalline et une variation importante de la résistivité électrique.

Des transitions isolant-conducteur ont été aussi observées pour des cristaux moléculaires. Par exemple, dans le cas de l'iode on a trouvé une variation importante de sa résistivité, suivant l'orientation du cristal, entre 13 et 17 GPa. Pour des pressions plus élevées jusqu'à 20 GPa, l'iode devient un métal diatomique, qui se transforme à 20,5 GPa en un métal monoatomique, avec une très faible variation de volume.

Dans le cas des gaz rares, solides sous pression, les analyses théoriques ont montré que pour le xénon on devait obtenir l'état métallique au-delà de 100 GPa. Expérimentalement, cette valeur de la pression de transition a été confirmée par l'étude du déplacement du bord d'absorption de la [...]

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Écrit par :

  • : directeur adjoint du laboratoire des hautes pressions du C.N.R.S.
  • : directeur de recherche au C.N.R.S., directeur du laboratoire des interactions moléculaires et des hautes pressions, C.N.R.S.
  • : directeur de recherche au C.N.R.S., laboratoire d'ingénierie des matériaux et des hautes pressions, Université de Paris Nord, Villetaneuse
  • : directeur du laboratoire des hautes pressions du C.N.R.S., Bourg-la-Reine

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Pour citer l’article

Jacques ROMAND, Boris OKSENGORN, Bernard LE NEINDRE, Boris VODAR, « PRESSIONS PHYSIQUE & CHIMIE DES HAUTES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 27 juin 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-et-chimie-des-hautes-pressions/