QUASI-CRISTAUX
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Le terme quasi-cristal désigne un état particulier de la matière condensée découvert de façon fortuite, en 1984, dans un alliage métallique d'aluminium et de manganèse par D. Shechtman, I. Blech, D. Gratias et J. Cahn. L'originalité de cet état tient à sa structure atomique, c'est-à-dire à un arrangement particulier des atomes dans l'espace. En effet, les premières observations, réalisées en microscopie électronique à transmission, témoignent d'une structure fortement ordonnée à grande distance, car les figures de diffraction des électrons sont caractérisées par des réflexions de Bragg, comme le sont celles des cristaux (fig. 1). Cependant, ces diagrammes de diffraction présentent aussi deux caractères qui les distinguent de ceux des cristaux. Le premier est relatif à l’existence de symétries « interdites » dans le cas des cristaux et dont l’ensemble constitue le groupe de rotation de l'icosaèdre. Ce polyèdre régulier présente vingt faces triangulaires équilatérales égales. L’ensemble des rotations qui le superposent à lui-même est caractérisé par six axes d'ordre 5 (symétries par rotations de 720, 1440, 2160 et 2880), dix axes d’ordre 3 (rotations de 1200 et 2400) et quinze axes d’ordre 2 (rotations de 1800). La symétrie icosaédrique se retrouve dans d’autres polyèdres comme le dodécaèdre, formé de douze faces pentagonales identiques, ou le triacontaèdre, formé de trente faces égales en forme de losange. L’existence d’axes d’ordre 5 dans ce groupe suffit à exclure l'hypothèse d'un arrangement périodique des atomes. Le second caractère particulier est que les intervalles entre les réflexions de Bragg sur les plans atomiques ne sont pas périodiques, mais apériodiques. Les rapports des distances entre réflexions adjacentes font intervenir le nombre irrationnel (1+√5)/2 ≈ 1,618..., appelé « nombre d’or », qui est caractéristique de la géométrie du pentagone et de l’icosaèdre. Ce rapport de distances [...]
Diffraction électronique d'un quasicristal
Diagramme de diffraction électronique d'un quasicristal aluminium-fer-cuivre, orienté suivant un axe de symétrie d'ordre 5.
Crédits : Encyclopædia Universalis France
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Écrit par :
- Marc AUDIER : docteur, directeur de recherche au C.N.R.S.
- Michel DUNEAU : directeur de recherche au C.N.R.S.
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Autres références
« QUASI-CRISTAUX » est également traité dans :
DÉCOUVERTE DES QUASI-CRISTAUX
Dan Shechtman, Ilan Blech, Denis Gratias et John W. Cahn découvrent en 1984, dans des alliages d'aluminium et de manganèse obtenus par trempe rapide, un ordre atomique présentant une symétrie pentagonale incompatible avec la péri […] Lire la suite
QUASI-CRISTAUX NATURELS
Les quasi-cristaux sont des arrangements très particuliers d'atomes dont la structure est fortement ordonnée à grande distance. Ils présentent souvent une symétrie pentagonale incompatible avec la périodicité spatiale caractéristique des cristaux. Depuis leur découverte en 1984, dans un alliage métallique d'aluminium et de manganèse réalisé par trempe […] Lire la suite
CRISTAUX
Dans le chapitre « Microscopie, diffraction des électrons » : […] D'autres moyens très largement utilisés pour procéder à des études de la structure ou de propriétés de la matière cristallisée ont été développés à partir de diverses techniques de microscopie optique, électronique et ionique. À noter que des techniques récentes de microscopie à effet tunnel et à force atomique sont aussi de plus en plus employées, mais qu'elles ne concernent que des études de la […] Lire la suite
MATIÈRE (physique) - État solide
Dans le chapitre « Les quasicristaux » : […] Pour comprendre l'état quasi cristallin, le plus simple est de se placer dans un espace à deux dimensions. Rappelons qu'un cristal est obtenu en pavant entièrement l'espace à l'aide d'un pavé ou de plusieurs pavés juxtaposés ; ils forment une figure qui se répète périodiquement, sans vide entre les pavés et sans superposition. La figure 6 montre un cristal bidimensionnel obtenu à l'aide d'un pavé […] Lire la suite
SHECHTMAN DAN (1941- )
Physicien et chimiste israélien, prix Nobel de chimie en 2011 pour sa découverte des quasi-cristaux. Né à Tel-Aviv (en Palestine sous mandat britannique à cette date, aujourd’hui en Israël) le 24 janvier 1941, Dan Shechtman fit ses études universitaires au département d’ingénierie mécanique de l’institut israélien de technologie (le Technion) à Haïfa. Après y avoir soutenu sa thèse de doctorat en […] Lire la suite
Voir aussi
- CONDUCTION THERMIQUE
- CROISSANCE DES CRISTAUX
- DÉFAUTS cristallographie
- DÉFORMATIONS mécanique
- DISLOCATIONS cristallographie
- DURETÉ
- FRAGILITÉ
- ICOSAÈDRE
- ISOMORPHISME physique du solide
- MAILLE cristallographie
- FABRICATIONS MÉCANIQUES
- MÉTASTABILITÉ chimie physique
- MICROSCOPIE ÉLECTRONIQUE À TRANSMISSION
- MODÉLISATION
- NOMBRE D'OR
- PAVAGE mathématiques
- ROGER PENROSE
- PHASES physico-chimie
- QUASI-PÉRIODICITÉ
- RÉSISTANCE À LA CORROSION
Pour citer l’article
Marc AUDIER, Michel DUNEAU, « QUASI-CRISTAUX », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 15 janvier 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/quasi-cristaux/